Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von...

25
Dr. rer. nat. Yvonne Pfeifer Phänotypische & genotypische Detektion von Beta-Laktamasen Bad Honnef-Symposium 2013 Update Antibiotika-Resistenzen: Erkennen, Bewerten, Handeln, 25. - 26. März, Königswinter M 1 2 3 4 5 MP

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Page 1: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Dr rer nat Yvonne Pfeifer

Phaumlnotypische amp genotypische

Detektion von Beta-Laktamasen

Bad Honnef-Symposium 2013

Update Antibiotika-Resistenzen Erkennen Bewerten Handeln

25 - 26 Maumlrz Koumlnigswinter

M 1 2 3 4 5 MP

Detektion von β-Laktamasen

Welche

Warum

ESBL

AmpC

Carbapenemasen

Enterobacteriaceae

Enterobacteriaceae

Enterobacteriaceae A baumannii P aeruginosa

ESBL-Bildung (CTX-Resistenz) + Fluorochinolonresistenz 3MRGN (Ausnahme Neonatologie)

KRINKO-Definition (Bundesgesundheitsblatt 102012)

Carbapenemase-Bildung 4MRGN (Carbapenemase-Meldepflicht derzeit in Hessen und Sachsen)

Hausinterne Surveillance

Ausbruchsaufklaumlrung

Epidemiologie Deutschlandweit

Klinische Relevanz therapeutische Wertung

Wo

TEM-1

SHV-1

CTX-M

gt 190 Enzymvarianten

gt 140 Enzymvarianten

gt 100 Enzymvarianten

Ursprung

ESBL Extended-Spectrum β-Lactamases

gt 90 TEM-ESBL

gt 50 SHV-ESBL

gt 100 CTX-M-ESBL

β-Lactam hydrolysierende Enzyme gebildet von vielen Enterobacteriaceae

Resistenz gegen Aminoacylpenicilline (Ampicillin)

1 3 4 Gen Cephalosporine (Cefotaxim Cefpodoxim Ceftazidim Cefepim)

Monobactame (Aztreonam)

Empfindlich gegenuumlber Cephamycinen (zB Cefoxitin) und Carbapenemen (Imipenem Meropenem)

ESBL-Inhibitoren Clavulansaumlure Sulbactam Tazobactam

Phaumlnotyp

Seltenere ESBL PER GES VEB OXA

Plasmid-kodierte

AmpC β-Laktamasen Enterobacter cloacae

Citrobacter freundii

Chromosomal-kodierte

AmpC β-Laktamasen

Aeromonas hydrophila

CMY ACC ACT

FOX LAT MOX

zB in E coli K pneumoniae und

Proteus mirabilis

AmpC β-Laktamasen

Hafnia alvei

Morganella morganii

Escherichia coli

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 13 Gen Cephalosporine und Cephamycine (zBCefoxitin Cefotetan)

Empfindlich gegenuumlber Carbapenemen

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

AmpC-Inhibitor Cloxacillin

high-level AmpC-Expression

Carbapenemasen

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 1-4 Gen Cephalosporine und Carbapeneme

Empfindlich gegenuumlber Aztreonam Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

Carbapenemase-Inhibitoren EDTA (MBL) Borsaumlure (KPC)

Ursprung

KPC bdquoKlebsiella pneumoniae Carbapenemaseldquo uumlberwiegend in K pneumoniae

Import aus bdquoEndemiegebietenldquo (zB Griechenland Israel)

VIM in P aeruginosa Klebsiella spp E coli E cloacae Import aus Mittelmeerregion (Italien Spanien)

In Deutschland Ausbruumlche nach Import aber auch zT regionale Verbreitung moumlglich

NDM-1 in Enterobacteriaceae und A baumannii aus Indien Nordafrika

OXA-48 in Enterobacteriaceae (Import uumlberwiegend aus Tuumlrkei Nordafrika)

OXA-582324 in Acinetobacter baumannii uumlberwiegend aus Mittelmeerregion

Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

β-Laktamase Screening

ESBLAmpC

Carbapenemasen

Agar MC Conkey + Cefotaxim (1microgml) erfasst alle ESBLAmpC-bildende Enterobacteriaceae

Chromogene Selektivmedien fuumlr ESBL-bildende Bakterien Enthalten Cefotaxim oder Cefpodoxim (+ Cloxacillin als AmpC-Inhibitor)

Bsp Brilliance ESBL Agar (Oxoid) ChromID ESBL (Biomerieux) Chromagar ESBL (MAST)

Bsp Brilliance CRE Agar (Oxoid) ChromID Carba (Biomerieux) Chromagar KPC (MAST) SUPERCARBA medium (Nordmann Pet al JCM 2012)

Chromogene Selektivmedien fuumlr Carbapenemase-bildende Bakterien Enthalten Meropenem oder Ertapenem

Girlich D et al 2013Diagn Microbiol Infect Dis 75 214-217

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

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Detektion von β-Laktamasen

Welche

Warum

ESBL

AmpC

Carbapenemasen

Enterobacteriaceae

Enterobacteriaceae

Enterobacteriaceae A baumannii P aeruginosa

ESBL-Bildung (CTX-Resistenz) + Fluorochinolonresistenz 3MRGN (Ausnahme Neonatologie)

KRINKO-Definition (Bundesgesundheitsblatt 102012)

Carbapenemase-Bildung 4MRGN (Carbapenemase-Meldepflicht derzeit in Hessen und Sachsen)

Hausinterne Surveillance

Ausbruchsaufklaumlrung

Epidemiologie Deutschlandweit

Klinische Relevanz therapeutische Wertung

Wo

TEM-1

SHV-1

CTX-M

gt 190 Enzymvarianten

gt 140 Enzymvarianten

gt 100 Enzymvarianten

Ursprung

ESBL Extended-Spectrum β-Lactamases

gt 90 TEM-ESBL

gt 50 SHV-ESBL

gt 100 CTX-M-ESBL

β-Lactam hydrolysierende Enzyme gebildet von vielen Enterobacteriaceae

Resistenz gegen Aminoacylpenicilline (Ampicillin)

1 3 4 Gen Cephalosporine (Cefotaxim Cefpodoxim Ceftazidim Cefepim)

Monobactame (Aztreonam)

Empfindlich gegenuumlber Cephamycinen (zB Cefoxitin) und Carbapenemen (Imipenem Meropenem)

ESBL-Inhibitoren Clavulansaumlure Sulbactam Tazobactam

Phaumlnotyp

Seltenere ESBL PER GES VEB OXA

Plasmid-kodierte

AmpC β-Laktamasen Enterobacter cloacae

Citrobacter freundii

Chromosomal-kodierte

AmpC β-Laktamasen

Aeromonas hydrophila

CMY ACC ACT

FOX LAT MOX

zB in E coli K pneumoniae und

Proteus mirabilis

AmpC β-Laktamasen

Hafnia alvei

Morganella morganii

Escherichia coli

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 13 Gen Cephalosporine und Cephamycine (zBCefoxitin Cefotetan)

Empfindlich gegenuumlber Carbapenemen

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

AmpC-Inhibitor Cloxacillin

high-level AmpC-Expression

Carbapenemasen

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 1-4 Gen Cephalosporine und Carbapeneme

Empfindlich gegenuumlber Aztreonam Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

Carbapenemase-Inhibitoren EDTA (MBL) Borsaumlure (KPC)

Ursprung

KPC bdquoKlebsiella pneumoniae Carbapenemaseldquo uumlberwiegend in K pneumoniae

Import aus bdquoEndemiegebietenldquo (zB Griechenland Israel)

VIM in P aeruginosa Klebsiella spp E coli E cloacae Import aus Mittelmeerregion (Italien Spanien)

In Deutschland Ausbruumlche nach Import aber auch zT regionale Verbreitung moumlglich

NDM-1 in Enterobacteriaceae und A baumannii aus Indien Nordafrika

OXA-48 in Enterobacteriaceae (Import uumlberwiegend aus Tuumlrkei Nordafrika)

OXA-582324 in Acinetobacter baumannii uumlberwiegend aus Mittelmeerregion

Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

β-Laktamase Screening

ESBLAmpC

Carbapenemasen

Agar MC Conkey + Cefotaxim (1microgml) erfasst alle ESBLAmpC-bildende Enterobacteriaceae

Chromogene Selektivmedien fuumlr ESBL-bildende Bakterien Enthalten Cefotaxim oder Cefpodoxim (+ Cloxacillin als AmpC-Inhibitor)

Bsp Brilliance ESBL Agar (Oxoid) ChromID ESBL (Biomerieux) Chromagar ESBL (MAST)

Bsp Brilliance CRE Agar (Oxoid) ChromID Carba (Biomerieux) Chromagar KPC (MAST) SUPERCARBA medium (Nordmann Pet al JCM 2012)

Chromogene Selektivmedien fuumlr Carbapenemase-bildende Bakterien Enthalten Meropenem oder Ertapenem

Girlich D et al 2013Diagn Microbiol Infect Dis 75 214-217

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 3: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

TEM-1

SHV-1

CTX-M

gt 190 Enzymvarianten

gt 140 Enzymvarianten

gt 100 Enzymvarianten

Ursprung

ESBL Extended-Spectrum β-Lactamases

gt 90 TEM-ESBL

gt 50 SHV-ESBL

gt 100 CTX-M-ESBL

β-Lactam hydrolysierende Enzyme gebildet von vielen Enterobacteriaceae

Resistenz gegen Aminoacylpenicilline (Ampicillin)

1 3 4 Gen Cephalosporine (Cefotaxim Cefpodoxim Ceftazidim Cefepim)

Monobactame (Aztreonam)

Empfindlich gegenuumlber Cephamycinen (zB Cefoxitin) und Carbapenemen (Imipenem Meropenem)

ESBL-Inhibitoren Clavulansaumlure Sulbactam Tazobactam

Phaumlnotyp

Seltenere ESBL PER GES VEB OXA

Plasmid-kodierte

AmpC β-Laktamasen Enterobacter cloacae

Citrobacter freundii

Chromosomal-kodierte

AmpC β-Laktamasen

Aeromonas hydrophila

CMY ACC ACT

FOX LAT MOX

zB in E coli K pneumoniae und

Proteus mirabilis

AmpC β-Laktamasen

Hafnia alvei

Morganella morganii

Escherichia coli

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 13 Gen Cephalosporine und Cephamycine (zBCefoxitin Cefotetan)

Empfindlich gegenuumlber Carbapenemen

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

AmpC-Inhibitor Cloxacillin

high-level AmpC-Expression

Carbapenemasen

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 1-4 Gen Cephalosporine und Carbapeneme

Empfindlich gegenuumlber Aztreonam Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

Carbapenemase-Inhibitoren EDTA (MBL) Borsaumlure (KPC)

Ursprung

KPC bdquoKlebsiella pneumoniae Carbapenemaseldquo uumlberwiegend in K pneumoniae

Import aus bdquoEndemiegebietenldquo (zB Griechenland Israel)

VIM in P aeruginosa Klebsiella spp E coli E cloacae Import aus Mittelmeerregion (Italien Spanien)

In Deutschland Ausbruumlche nach Import aber auch zT regionale Verbreitung moumlglich

NDM-1 in Enterobacteriaceae und A baumannii aus Indien Nordafrika

OXA-48 in Enterobacteriaceae (Import uumlberwiegend aus Tuumlrkei Nordafrika)

OXA-582324 in Acinetobacter baumannii uumlberwiegend aus Mittelmeerregion

Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

β-Laktamase Screening

ESBLAmpC

Carbapenemasen

Agar MC Conkey + Cefotaxim (1microgml) erfasst alle ESBLAmpC-bildende Enterobacteriaceae

Chromogene Selektivmedien fuumlr ESBL-bildende Bakterien Enthalten Cefotaxim oder Cefpodoxim (+ Cloxacillin als AmpC-Inhibitor)

Bsp Brilliance ESBL Agar (Oxoid) ChromID ESBL (Biomerieux) Chromagar ESBL (MAST)

Bsp Brilliance CRE Agar (Oxoid) ChromID Carba (Biomerieux) Chromagar KPC (MAST) SUPERCARBA medium (Nordmann Pet al JCM 2012)

Chromogene Selektivmedien fuumlr Carbapenemase-bildende Bakterien Enthalten Meropenem oder Ertapenem

Girlich D et al 2013Diagn Microbiol Infect Dis 75 214-217

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 4: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Plasmid-kodierte

AmpC β-Laktamasen Enterobacter cloacae

Citrobacter freundii

Chromosomal-kodierte

AmpC β-Laktamasen

Aeromonas hydrophila

CMY ACC ACT

FOX LAT MOX

zB in E coli K pneumoniae und

Proteus mirabilis

AmpC β-Laktamasen

Hafnia alvei

Morganella morganii

Escherichia coli

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 13 Gen Cephalosporine und Cephamycine (zBCefoxitin Cefotetan)

Empfindlich gegenuumlber Carbapenemen

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

AmpC-Inhibitor Cloxacillin

high-level AmpC-Expression

Carbapenemasen

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 1-4 Gen Cephalosporine und Carbapeneme

Empfindlich gegenuumlber Aztreonam Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

Carbapenemase-Inhibitoren EDTA (MBL) Borsaumlure (KPC)

Ursprung

KPC bdquoKlebsiella pneumoniae Carbapenemaseldquo uumlberwiegend in K pneumoniae

Import aus bdquoEndemiegebietenldquo (zB Griechenland Israel)

VIM in P aeruginosa Klebsiella spp E coli E cloacae Import aus Mittelmeerregion (Italien Spanien)

In Deutschland Ausbruumlche nach Import aber auch zT regionale Verbreitung moumlglich

NDM-1 in Enterobacteriaceae und A baumannii aus Indien Nordafrika

OXA-48 in Enterobacteriaceae (Import uumlberwiegend aus Tuumlrkei Nordafrika)

OXA-582324 in Acinetobacter baumannii uumlberwiegend aus Mittelmeerregion

Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

β-Laktamase Screening

ESBLAmpC

Carbapenemasen

Agar MC Conkey + Cefotaxim (1microgml) erfasst alle ESBLAmpC-bildende Enterobacteriaceae

Chromogene Selektivmedien fuumlr ESBL-bildende Bakterien Enthalten Cefotaxim oder Cefpodoxim (+ Cloxacillin als AmpC-Inhibitor)

Bsp Brilliance ESBL Agar (Oxoid) ChromID ESBL (Biomerieux) Chromagar ESBL (MAST)

Bsp Brilliance CRE Agar (Oxoid) ChromID Carba (Biomerieux) Chromagar KPC (MAST) SUPERCARBA medium (Nordmann Pet al JCM 2012)

Chromogene Selektivmedien fuumlr Carbapenemase-bildende Bakterien Enthalten Meropenem oder Ertapenem

Girlich D et al 2013Diagn Microbiol Infect Dis 75 214-217

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 5: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Carbapenemasen

Phaumlnotyp Resistenz gegen Aminoacylpenicilline 1-4 Gen Cephalosporine und Carbapeneme

Empfindlich gegenuumlber Aztreonam Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

nicht hemmbar durch ESBL-Inhibitoren (Clavulansaumlure)

Carbapenemase-Inhibitoren EDTA (MBL) Borsaumlure (KPC)

Ursprung

KPC bdquoKlebsiella pneumoniae Carbapenemaseldquo uumlberwiegend in K pneumoniae

Import aus bdquoEndemiegebietenldquo (zB Griechenland Israel)

VIM in P aeruginosa Klebsiella spp E coli E cloacae Import aus Mittelmeerregion (Italien Spanien)

In Deutschland Ausbruumlche nach Import aber auch zT regionale Verbreitung moumlglich

NDM-1 in Enterobacteriaceae und A baumannii aus Indien Nordafrika

OXA-48 in Enterobacteriaceae (Import uumlberwiegend aus Tuumlrkei Nordafrika)

OXA-582324 in Acinetobacter baumannii uumlberwiegend aus Mittelmeerregion

Metallo-Beta-Laktamasen (MBL)

β-Laktamase Screening

ESBLAmpC

Carbapenemasen

Agar MC Conkey + Cefotaxim (1microgml) erfasst alle ESBLAmpC-bildende Enterobacteriaceae

Chromogene Selektivmedien fuumlr ESBL-bildende Bakterien Enthalten Cefotaxim oder Cefpodoxim (+ Cloxacillin als AmpC-Inhibitor)

Bsp Brilliance ESBL Agar (Oxoid) ChromID ESBL (Biomerieux) Chromagar ESBL (MAST)

Bsp Brilliance CRE Agar (Oxoid) ChromID Carba (Biomerieux) Chromagar KPC (MAST) SUPERCARBA medium (Nordmann Pet al JCM 2012)

Chromogene Selektivmedien fuumlr Carbapenemase-bildende Bakterien Enthalten Meropenem oder Ertapenem

Girlich D et al 2013Diagn Microbiol Infect Dis 75 214-217

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 6: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

β-Laktamase Screening

ESBLAmpC

Carbapenemasen

Agar MC Conkey + Cefotaxim (1microgml) erfasst alle ESBLAmpC-bildende Enterobacteriaceae

Chromogene Selektivmedien fuumlr ESBL-bildende Bakterien Enthalten Cefotaxim oder Cefpodoxim (+ Cloxacillin als AmpC-Inhibitor)

Bsp Brilliance ESBL Agar (Oxoid) ChromID ESBL (Biomerieux) Chromagar ESBL (MAST)

Bsp Brilliance CRE Agar (Oxoid) ChromID Carba (Biomerieux) Chromagar KPC (MAST) SUPERCARBA medium (Nordmann Pet al JCM 2012)

Chromogene Selektivmedien fuumlr Carbapenemase-bildende Bakterien Enthalten Meropenem oder Ertapenem

Girlich D et al 2013Diagn Microbiol Infect Dis 75 214-217

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 7: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Phaumlnotypische Detektion ESBL amp AmpC

Automatensystemhinweis

bdquoESBL-positivldquo Cefotaxim-Ceftazidim-resistent und Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

bdquoAmpC-positivldquo bdquoHigh-level-Cephalosporinaseldquo oder bdquoCephamycinaseldquo Cefotaxim-Ceftazidim-Cefoxitin-resistent und keine Hemmbarkeit durch ESBL-Inhibitor (Clavulansaumlure)

Manuelle ESBLAmpC Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest ESBL CefotaximCeftazidimCefepim + Clavulansaumlure

Etest AmpC CefotetanCefoxitin+ Cloxacillin

Disk-Tests ESBLAMPC zB Annaumlherungstests Kombinations-Disk-tests

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 8: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

CLV

CTX CAZ

Disk-Tests

Etest

K pneumoniae mit ESBL-Typ CTX-M-15 E coli mit ESBL-Typ CTX-M-1

TZ = Ceftazidim

CT = Cefotaxim

CLV = Clavulansaumlure

TZL = Ceftazidim + Clavulansaumlure

CTL = Cefotaxim + Clavulansaumlure

Phaumlnotypische Detektion ESBL

CTX = Cefotaxim

CAZ = Ceftazidim

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 9: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Kombinationstest ESBL amp AmpC

D68C ESBLAmpC ID (Mast)

A Cefpodoxim C Cefpodoxim + AmpC-Inhibitor

D Cefpodoxim + ESBL- und AmpC-Inhibitor B Cefpodoxim + ESBL-Inhibitor

ESBL-negativ

AmpC-negativ

ESBL-positiv AmpC-positiv ESBL-positiv

AmpC-positiv

Wird nur sehr wenig -Laktamase oder werden verschiedene andere β-Laktamasen (zB K1(OXY) β-Laktamase K oxytoca) gebildet kann es zu falsch negativenpositiven bzw nicht eindeutigen Ergebnissen kommen

Aber

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 10: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Schnelltest ESBL-Bildung

Nordmann P Dortet L Poirel LRapid detection of extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae J Clin Microbiol 2012 503016-22

This biochemical test (lt1h)was based on the in vitro detection of a cephalosporin (cefotaxime) hydrolysis that is inhibited by tazobactam addition The ESBL activity was evidenced by a color change (red to yellow) of a pH indicator (red phenol) due to carboxyl-acid formation resulting from cefotaxime hydrolysis that was reversed by addition of tazobactam (positive test)

ESBL-Bildner

Non-ESBL- Bildner

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 11: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase-Bildung

Automatensystemhinweis

Resistent o intermediaumlr-resistent gegen ImipenemMeropemenErtapenem bdquoCarbapenemasebildung (KPC oder MBL) oder Permeabilitaumltsverlust +

ESBLHigh-Level-Cephalosporinaseldquo

Manuelle Carbapenemase Bestaumltigungstests (Agardiffusion)

Etest MBL Imipenem + ImipenemEDTA

Disk-Tests zB Kombinations-Disk-Tests mit Carbapenemase Inhibitoren

Allg Carbapenemase-Bildung mod Hodge Test ImipenemMeropenem-Hydrolyse (Carba NP MALDI)

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 12: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Carbapenemresistenz durch Porinverlust + ESBLAmpC

Ursache

Mutationen in Poringenen fuumlhren zum Porinverlust (Permeabilitaumltsverlust) Porine = Auszligenmembranproteine (OMP outer menbrane proteins)

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 025 - gt 32 05 - gt 32 R

Kommt ESBLAmpC-Bildung hinzu Carbapenemresistenz

Phaumlnotyp

Haumlufig bei Enterobacter aeromonas K pneumoniae E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem gt= MHK Imipenem

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 13: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Detektion Carbapenemasebildung

Mod Hodge-Test

E coli -Referenzstamm Carbapenem-sensitiv

K pneumoniae Carbapenem-sensitiv K pneumoniae

Carbapenemase Bildner

Modified Hodge Test

- allg Nachweis von Carbapenemase-Bildung (KPC MBL insbesondere OXA-48)

- fuumlr epidemiologische Zwecke (Ausbruchsmanagement) geeignet

- falsch positive Ergebnisse (zB bei AmpC-Bildung) moumlglich

Disks

Imipenem

Meropenem

Ertapenem

Girlich D Poirel L Nordmann P 2012 Value of the modified Hodge test for detection of emerging carbapenemases in Enterobacteriacae J Clin Microbiol 50 477-479

K pneumoniae Carbapenem-resistent aber kein Carbapenemase-Bildner

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 14: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Schnell-Detektion Carbapenemasebildung

Carba NP Test Nordmann P Poirel L Dortet L Rapid detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae Emerg Infect Dis 2012 181503-7

To rapidly identify carbapenemase

producers in Enterobacteriaceae

we developed the Carba NP test

The test uses isolated bacterial

colonies and is based on in vitro

hydrolysis of a carbapenem

imipenem It was 100 sensitive

and specific compared with

molecular-based techniques This

rapid (lt2 hours) inexpensive

technique may be implemented in

any laboratory

ImipenemMeropenem Hydrolyse + Nachweis mit UV-Spec oder MALDI-TOF)

Bernabeu S et al DMID 2012 Hrabaacutek et al JCM 2012

Burckhardt I et al JCM 2011

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 15: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase OXA-48

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R SI S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

OXA-48

Haumlufig in K pneumoniae und E coli

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber CeftazidimCefotaxim (wenn kein ESBL vorhanden)

Temocillinresistenz

phaumlnotyp Nachweismoumlglichkeit mod Hodge Test Carba-NP-Test etc

AMP PIPTAZ CTX CAZ IPM MPM ETP

R R R IR 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp OXA-48+ESBL

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim CAZ ceftazidim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 16: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Phaumlnotypische Detektion Carbapenemase KPC

AMP PIPTAZ CTX IPM MPM ETP

R R R 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

KPC

Haumlufig in K pneumoniae (Verbreitung der klonalen Linie ST258 Kp mit KPC-23)

Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem PIPTAZ-resistent Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test ect Disk-Tests mit BorsaumlureBorsaumlurederivaten als KPC-Inhibitor

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 17: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

AMP PIPTAZ CTX ATM IPM MPM ETP

R R R S 05 - gt 32 025 - gt 32 R

Phaumlnotyp

MBL

MBL-Varianten NDM VIM haumlufig IMP GIM GES seltener

Haumlufig in K pneumoniae E coli sowie P aeruginosa A baumannii Ertapenemresistenz

Erhoumlhte MHK oder Resistenz fuumlr Meropenem + Imipenem

MHK Meropenem lt= MHK Imipenem

PIPTAZ-resistent

Sensibel gegenuumlber Aztreonam (nur wenn keine ESBL vorhanden)

Nachweismoumlglichkeit bdquoindirektldquo mod Hodge Test Carba-NP-Test etc Disk-Tests mit EDTAEDTA-Derivaten als MBL-Inhibitor

Phaumlnotypische Detektion Metallo-β-Laktamasen (MBL)

AMP Ampicillin PIPTAZ PiperacillinTazobactam CTX Cefotaxim ATM Aztreonam ETP Ertapenem MPM Meropenem IPM Imipenem

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 18: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

Beispiel MBL Etest

Imipenem

K pneumoniae

Imipenem + EDTA

(MBL-Inhibitor)

E coli

Metallo-β-Lactamase-positiv

PhantomzonenEllipsendeformation

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

Guido Werner Ullrich Nuumlbel Franziska Layer Birgit Strommenger

Dankeschoumln

RKI Nationales Referenzzentrum Staphylokokken (MRSA) Enterokokken

Christoph Eller

RKI Arbeitsgruppe Enterobacteriaceae and Nonfermenter

Sibylle Muumlller-Bertling Christine Guumlnther

Robert Koch Institut Berlin

Prof Dr Martin Mielke

Dr Tim Eckmanns

Robert Koch Institute Wernigerode

pfeiferyrkide

Page 19: Phänotypische & genotypische Detektion von Beta · PDF fileDetektion von β-Laktamasen Welche? Warum? ESBL AmpC Carbapenemasen Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae Enterobacteriaceae

MBL-Etest Keines der beiden Isolate K pneumoniae und P aeruginosa bildet eine Carbapenemase der

Klasse D (Metallo- -Lactamase) A) Das K pneumoniae Isolat zeigt einen erhoumlhten MHK-Wert fuumlr Imipenem

der nicht durch EDTA beeinflusst wird B) Das P aeruginosa Isolat ist Imipenem-resistent In Kombination mit

EDTA ist eine Reduktion des MHK-Wertes sichtbar dies ist allerdings auf die allgemeine

wachstumshemmende Wirkung des EDTA zuruumlckzufuumlhren (dieser schmale Hemmhof bei P aeruginosa ist als

falsch-positiv zu werten) Erst Hemmhofdeformationen und Phantomzonen zeigen eine moumlgliche MBL-Bildung

bei P aeruginosa deutlich an IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

K pneumoniae

A)

P aeruginosa

B)

Metallo-β-Lactamase-negativ Beispiel MBL Etest

P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

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P aeruginosa P aeruginosa P aeruginosa

Kolonien im

Hemmhof

Phantomzonen

MBL-Etest Alle drei P aeruginosa Isolate bilden eine Carbapenemase der Klasse D (Metallo- -Lactamase)

A) Es sind Kolonien im Hemmhof des Imipenem-Teststreifens zu sehen die auf eine resistente Subpopulation

hindeuten ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig B) Der Test zeigt groszlige Hemmhoumlfe aber eine Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat ist MBL-verdaumlchtig C) Der Test zeigt eine deutliche Phantomzone in der

Mitte des Teststreifens ndash das Isolat bildet MBL Die Phaumlnomene A-C werden durch unterschiedlich groszlige

Produktionsmengen der VIM-2 Metallo- -Lactamase in P aeruginosa verursacht

IP Imipenem IPI Imipenem+EDTA

A) B) C)

Etest Metallo-β-Laktamasen (MBL)

Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

blaCTX-M

2 3 4 1 5 MP M

Bsp AmpC-Multiplex-PCR

CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

PCR+Hybridisierung (ELISA)

RT-PCR fuumlr Carbapenemase-Gene Monteiro J et al JAC 2012

Cuzon G et al JAC 2012 Kaase M et al JCM 2012

hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

KPCNDMOXA-48

zT bis hin zum genauen Carbapenemase-Typ (zB KPC-3) Peter H et al JCM 2012

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Kombinationstests Carbapenemasen

bdquoKPCMBLAmpC ID-Testldquo (Rosco Diagn) oder bdquoCarba-Disk Test (MAST)

MRP Meropenem

MR+DP Meropenem + MBL-Inhibitor MR+CL Meropenem + AmpC-Inhibitor

MR+BO Meropenem + KPC-Inhibitor

Borsaumlurederivat = KPC-Inhibitor EDTA-Derivat = MBL-Inhibitor

KPC-positiv MBL-positiv (zB VIM NDM)

Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

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PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

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2 3 4 1 5 MP M

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CMY Cf DHA Mm ACC Ha EBC Ecl MOX Ah

Genotypische Detektion von ESBLAmpC

Genotypische Detektion von Carbapenemasen

PCR+Hybridisierung (Microarray)

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Genotypische Detektion von β-Laktamasen

Warum

Bsp Nach Ausbruchsgeschehen wird ein weiteres Isolat mit identischen Phaumlnotyp gefunden

Bsp Produktion von β-Lactamase in geringer Menge

Falsch-negative phaumlnotypische Testergebnisse

Bsp Produktion mehrerer unterschiedlicher β-Lactamasen

Unspezifischenicht auswertbare phaumlnotypische Tests

Vorteil fuumlr lokale Surveillance und Ausbruchsmanagement

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

R R R S R R

Phaumlnotyp Ausbruchsisolate

Phaumlnotyp neues Isolat

CTX-M-ESBL

TEM-ESBL

Die genotypische Detektion ermoumlglicht die sofortige Unterscheidung von Ausbruchsisolaten und Nichtausbruchsisolaten

AMP CTX ATM ETP CIP SXT

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PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

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M 1 2 3 4 5 MP

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PCR and Sequenzierung der ESBL- und AmpC-Gene

hyplexreg ESBL ID

PCR und Hybridisierung mit spezifischen Oligonucletid-Sonden und ELISA Detektion Identifizierung von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBLnon-ESBL und CTX-M

Klinische Diagnostik

PCR und Hybridisierung mit specifischen Oligonucletid-Sonden und Microarray Detektion Identifikation von TEM-ESBLnon-ESBL SHV-ESBL non-ESBL CTX-M-Gruppen und AmpC β-Laktamasen

Bsp ESBL-Multiplex-PCR

M 1 2 3 4 5 MP

blaSHV blaTEM

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2 3 4 1 5 MP M

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hyplexreg ESBL ID

Nachweis von Carbapenemase-Genen

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