Carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii is a growing public health concern and represents a serious problem for treatment of the infection. Several carbapenem-hydrolysing &beta / -lactamases have been identified from A. baumannii so far. In this study carbapenem resistance in A.baumannii strains recovered from intensive care units of Gulhane Military Medical Academy, Turkey, were investigated via multiplex PCR and with parallel phenotypic tests. From June 2006 to January 2010, 138 clinical A. baumannii isolates were collected. Identification and antimicrobial susceptibility tests of the isolates were performed. The MICs of imipenem and meropenem were determined by using E-test method. Carbapenem resistant A. baumannii strains were included for further study. Firstly, the presence of carbapenemases were determined. The presence of Metallo-beta-lactamase (MBL) were also investigated. Detection of the four groups of OXA carbapenemases (OXA- 23, OXA-24, OXA-51 and OXA-58) was carried out using a multiplex PCR assay. Sequence analyses were performed. Non-duplicate, multidrug resistant 61 clinical A. baumannii isolates were found to be resistant to imipenem and meropenem. In the 61 isolates, the MIC50 of imipenem and meropenem were 16 and &gt / 32 / MIC90 were 192 and &gt / 32 respectively. Modified Hodge Tests (MHT) were positive for all 61 A. baumannii strains. None of these isolates showed MBL activity. As determined through multiplex PCR, all of the 61 isolates had blaOXA-51 genes, 50 isolates had blaOXA-23, and 11 isolated had blaOXA-58 genes. Alleles encoding OXA-24-like enzymes were not detected in any isolates. This study indicated that the clinical isolates in our region contained blaOXA-51, blaOXA-23, and blaOXA-58 resistance genes. However, blaOXA-24 gene was either absent or occur in very low frequency.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar os mecanismos adquiridos de resistência de isolados de enterobactérias produtoras de carbapenemases utilizando a tecnologia de sequenciamento de nova geração. Foram incluídos no estudo quatro isolados – três Escherichia coli e uma Serratia marcescens – produtores de diferentes carbapenemases – OXA-370, KPC-2, NDM-1 e GES-5, respectivamente, obtidos a partir de um estudo de vigilância para detecção de carbapenemases. O DNA total dos isolados foi extraído utilizando kits comerciais e submetido à fragmentação enzimática para a obtenção de bibliotecas genômicas de aproximadamente 300 pares de bases. Após a preparação das bibliotecas, elas foram carregadas em chips 316 v2 para a plataforma Ion Torrent PGM e submetidas ao sequenciamento, utilizando um programa de 850 flows. Para cada genoma, foram obtidos aproximadamente um milhão de reads, os quais foram submetidos ao processo de montagem para a obtenção de genomas de aproximadamente 5Mb com uma cobertura de, em média, 175 vezes. As sequências obtidas foram submetidas à anotação utilizando o sistema RAST e a ferramenta online ResFinder. Sequências de inserção foram pesquisadas utilizando a ferramenta ISFinder. Além das carbapenemases, genes que codificam para outras β-lactamases (blaTEM-1, blaCTX-M-2 blaCTX-M-8, blaOXA-1, blaOXA-2) foram encontrados em todos os genomas. AMEs (aadA1, aph(3’)-la, aac(3)-IIa, strA, strB, aac(6’)Ib-cr, aac(6’)-Ib and aac(6`)-Ic), bem como genes que codificam resistência às sulfonamidas e ao trimetoprim também foram comuns aos isolados avaliados. Os seguintes ambientes genéticos foram observados: blaOXA-370 é flanqueada pela IS5075-like, blaKPC-2 está inserida no transposon Tn4401, e blaNDM-1, no transposon Tn3000. Cada isolado de E. coli pertenceu a um sequence type (ST) distinto: 1099F pertence à ST617, 1326F, à ST648, e 2610F, à ST707. Nossos resultados indicaram a diversidade de genes de resistência que podem ser encontrados em um isolado clínico, ressaltaram a variedade de contextos genéticos em que as carbapenemases podem estar inseridas e demonstraram que o sequenciamento de nova geração pode ser utilizado como uma ferramenta para a caracterização de isolados bacterianos multirresistentes, auxiliando, entre outros aspectos, na tipagem e na identificação de determinantes de resistência. / The aim of this study was to characterize the resistome of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae using a next-generation sequencing platform. Four isolates were included in this study – three Escherichia coli and one Serratia marcescens – producing different carbapenemases – OXA-370, KPC-2, NDM-1 and GES-5, respectively, obtained from a surveillance study for carbapenemase detection. Total DNA was extracted using commercially available kits and submitted to enzymatic fragmentation to obtain libraries of around 300 base pairs of each isolate. After library preparation, they were loaded in 316 v2 chips for Ion Torrent PGM platform, and sequencing was performed using an 850 flows program. For each genome, approximately a million reads were obtained, and they were further assembled. The genome length for each isolate was of around 5Mb, with a mean coverage of 175x. The RAST system and the online tool ResFinder were used for annotation, as well as ISFinder. Besides the carbapenemases, genes encoding for other β-lactamases (blaTEM-1, blaCTX-M-2 blaCTX-M-8, blaOXA-1, blaOXA-2) were found in all genomes. AMEs (aadA1, aph(3’)-la, aac(3)-IIa, strA, strB, aac(6’)Ib-cr, aac(6’)-Ib and aac(6`)-Ic) were also detected in every isolate included in the study, as well as genes encoding for resistance determinants to sulfonamides and trimetoprim. The genetic environment of the carbapenemases was very similar to other isolates described in the literature – blaOXA-370 is flanked by IS5075-like, blaKPC-2 is inserted in transposon Tn4401, and blaNDM-1 was found in transposon Tn3000. Each isolate belonged to a distinct ST – 1099F is part of ST617, 1326F belonged to ST648 and 2610F, to ST707. Our results demonstrated the diversity of resistance determinants that can be found in a clinical isolate, highlighted the variability of genetic environments in which carbapenemases can be present and demonstrated that next-generation sequencing is a valuable tool for the characterization of multidrug-resistant isolates, and can provide information regarding the molecular typing and the identification of resistance determinants.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Objetivo: O objetivo principal deste estudo foi avaliar a presença de carbapenemases entre amostras de enterobactérias isoladas no Complexo Hospital São Paulo (UNIFESP) entre junho e julho de 2008. Métodos: A detecção dos genes codificadores de MBL e KPC foi realizada pela técnica de PCR. O teste de triagem foi realizado para detectar a presença de enterobactérias com sensibilidade reduzida aos carbapenens, as quais foram submetidas ao teste de sensibilidade aos antimicrobianos pela técnica de ágar diluição. As amostras que confirmaram a sensibilidade reduzida a pelo menos um dos carbapenens foram submetidas ao teste de Hodge modificado, ao teste de hidrólise de β-lactâmicos e à pesquisa fenotípica e genotípica da produção de ESBL e AmpC plasmidial. A avaliação do perfil de proteínas de membrana externa foi realizada através da amplificação e seqüenciamento dos genes codificadores das porinas OmpK35 e OmpK36. A avaliação da relação genética entre as amostras com redução da sensibilidade aos carbapenens foi realizada pelo método de ribotipagem automatizada. A determinação dos grupos de incompatibilidade plasmidial foi realizada conforme descrito por Carattoli et al., 2005 e Götz et al., 1996, para 10% das amostras incluídas no estudo e para as amostras controles produtoras de MBL. Resultados: 450 amostras clínicas de enterobactérias foram estudadas. Os genes codificadores das carbapenemases do tipo MBL e KPC não foram detectados em nenhuma amostra. A taxa de sensibilidade ao meropenem, imipenem e ertapenem entre estas amostras foi de 99,3%, 98,4% e 98%, respectivamente. Os isolados com sensibilidade reduzida a pelo menos um dos carbapenens totalizaram 2,9% das amostras. Destes, somente 45,5%, (5 amostras de Klebsiella pneumoniae) confirmaram este fenótipo pela ágar diluição. O teste de Hodge e o teste de hidrólise não detectaram a produção de carbapenemases nestas amostras. Os mecanismos de resistência responsáveis pela redução de sensibilidade aos carbapenens nas amostras de K. pneumoniae foram a produção de ESBL (blaCTX-M, blaSHV e/ou blaTEM) associada a alteração nas proteínas de membrana externa (n=4), ou somente a alteração das proteínas de membrana externa (n=1). Destas amostras, três K. pneumoniae foram classificadas como pertencentes ao mesmo ribogrupo. A determinação dos grupos de incompatibilidade plasmidial foi realizada para verificar se as amostras não adquiriam os genes codificadores de MBL devido à incompatibilidade entre os plasmídeos carreadores de tais genes e os plasmídeos presentes nas amostras de enterobactérias. Não houve amplificação dos genes relacionados aos grupos de incompatibilidade plasmidial em 58,5% das amostras. Os grupos de incompatibilidade plasmidial encontrados nas demais amostras foram I1, FIA, FIB, FIC, FrepB, FIIs, P, K/B, N, L/M, A/C e Q. Somente para duas das sete amostras controles produtoras de MBL foi possível realizar a tipagem plasmidial, S. marcescens produtora de IMP-1 (IncQ) e E. cloacae produtor de IMP-1 (IncQ e IncA/C). Conclusões: Apesar da grande prevalência de P. aeruginosa e Acinetobacter spp. produtores de MBL no Hospital São Paulo, a produção de carbapenemases por enterobactérias com diminuição da sensibilidade aos carbapenens não foi detectada. A sensibilidade reduzida aos carbapenens ocorre devido à associação de β-lactamases com alteração das proteínas da membrana externa. A hipótese da não transferência dos genes codificadores de MBL devido à incompatibilidade dos plasmídeos carreadores de tais genes e os plasmídeos naturalmente presentes nas enterobactérias não pode ser confirmada porque as amostras de enterobactérias apresentavam plasmídeos não tipavéis pelas técnicas utilizadas. / Objective: The aim of this study was to evaluate the presence of carbapenemases in Enterobacteriaceae isolated in Hospital São Paulo Complex (UNIFESP) between June and July 2008. Methods: The presence of MBL- and KPC-encoding genes was investigated by PCR. A screening test was conducted to detect isolates non-susceptible to at least one carbapenem. The antimicrobial susceptibility profile was determined by the CLSI agar dilution method for all isolates non-susceptible to carbapenens. Modified Hodge test and the detection of β-lactam hydrolysis, carried out by spectrophotometer assays, were conducted for the isolates that confirmed to be non-susceptible to at least one carbapenem. The production of ESBL or plasmid-mediated AmpC β-lactamases was investigated by phenotypic tests and their respective encoding genes were investigated by PCR. Amplifications of ompK35 and ompK36 genes were performed to evaluate whether outer membrane proteins (OMPs)-encoding genes were disrupted or missing. Clonality among isolates non-susceptible to carbapenens was assessed by automated ribotyping. The incompatibility groups of plasmids were determined by PCR-based replicon typing as previously described by Carattoli et al., 2005 and Götz et al., 1996, for 10% of the isolates included in this study and of 7 MBL-producing control strains. Results: 450 Enterobacteriaceae clinical isolates were investigated. The MBL and KPC-encoding genes were not detected in any isolate. The susceptibility rate to meropenem, imipenem and ertapenem were 99.3%, 98.4% and 98%, respectively. Overall, 2.9% of the isolates were classified as nonsusceptible to carbapenens. Of those, only 45.5% (5 K. pneumoniae isolates) confirmed to be non-susceptible to at least one carbapenem by the agar dilution technique. The modified Hodge test and the β-lactam hydrolysis by spectrophotometer assays did not detect carbapenemase production in these isolates. The mechanisms conferring reduced susceptibility to carbapenems among these isolates are the production of ESBL (blaCTX-M, blaSHV and/or blaTEM) associated with altered OMPs (n=4), or only altered OMPs (n=1). Three K. pneumoniae isolates non-susceptible to carbapenens were clustered in one ribogroup. The determination of plasmids’ incompatibility group was carried out to verify if transmission of MBL-encoding genes was prevented due to incompatibility between plasmids occurring in the Enterobacteriaceae clinical isolates studied and those carrying MBL-encoding genes. The incompatibility group of 58.5% of isolates could not be determined due to lack of amplification. Among the remaining isolates the incompatibility groups I1, FIA, FIB, FIC, FrepB, FIIs, P, K/B, N, L/M, A/C and Q were found. Among the MBL producers, the incompatibility group could be determined only for two IMP-1 producers, S. marcescens (IncQ) and E. cloacae (IncQ and IncA/C). Conclusions: While MBL-production is highly prevalent among P. aeruginosa and Acinetobacter spp. clinical isolates from Hospital São Paulo, Enterobacteriaceae isolates nonsusceptible to carbapenens due to carbapenemase production were not detected. In contrast, reduced susceptibility to carbapenems occurred due to the association of β-lactamase production with altered OMPs. The hypothesis that incompatibility between plasmids could have prevented transmission of MBL-encoding genes from non-fermenter rods to Enterobacteriaceae could not be confirmed since most strains presented non-typable plasmid content. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

O objetivo deste trabalho foi caracterizar os mecanismos adquiridos de resistência de isolados de enterobactérias produtoras de carbapenemases utilizando a tecnologia de sequenciamento de nova geração. Foram incluídos no estudo quatro isolados – três Escherichia coli e uma Serratia marcescens – produtores de diferentes carbapenemases – OXA-370, KPC-2, NDM-1 e GES-5, respectivamente, obtidos a partir de um estudo de vigilância para detecção de carbapenemases. O DNA total dos isolados foi extraído utilizando kits comerciais e submetido à fragmentação enzimática para a obtenção de bibliotecas genômicas de aproximadamente 300 pares de bases. Após a preparação das bibliotecas, elas foram carregadas em chips 316 v2 para a plataforma Ion Torrent PGM e submetidas ao sequenciamento, utilizando um programa de 850 flows. Para cada genoma, foram obtidos aproximadamente um milhão de reads, os quais foram submetidos ao processo de montagem para a obtenção de genomas de aproximadamente 5Mb com uma cobertura de, em média, 175 vezes. As sequências obtidas foram submetidas à anotação utilizando o sistema RAST e a ferramenta online ResFinder. Sequências de inserção foram pesquisadas utilizando a ferramenta ISFinder. Além das carbapenemases, genes que codificam para outras β-lactamases (blaTEM-1, blaCTX-M-2 blaCTX-M-8, blaOXA-1, blaOXA-2) foram encontrados em todos os genomas. AMEs (aadA1, aph(3’)-la, aac(3)-IIa, strA, strB, aac(6’)Ib-cr, aac(6’)-Ib and aac(6`)-Ic), bem como genes que codificam resistência às sulfonamidas e ao trimetoprim também foram comuns aos isolados avaliados. Os seguintes ambientes genéticos foram observados: blaOXA-370 é flanqueada pela IS5075-like, blaKPC-2 está inserida no transposon Tn4401, e blaNDM-1, no transposon Tn3000. Cada isolado de E. coli pertenceu a um sequence type (ST) distinto: 1099F pertence à ST617, 1326F, à ST648, e 2610F, à ST707. Nossos resultados indicaram a diversidade de genes de resistência que podem ser encontrados em um isolado clínico, ressaltaram a variedade de contextos genéticos em que as carbapenemases podem estar inseridas e demonstraram que o sequenciamento de nova geração pode ser utilizado como uma ferramenta para a caracterização de isolados bacterianos multirresistentes, auxiliando, entre outros aspectos, na tipagem e na identificação de determinantes de resistência. / The aim of this study was to characterize the resistome of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae using a next-generation sequencing platform. Four isolates were included in this study – three Escherichia coli and one Serratia marcescens – producing different carbapenemases – OXA-370, KPC-2, NDM-1 and GES-5, respectively, obtained from a surveillance study for carbapenemase detection. Total DNA was extracted using commercially available kits and submitted to enzymatic fragmentation to obtain libraries of around 300 base pairs of each isolate. After library preparation, they were loaded in 316 v2 chips for Ion Torrent PGM platform, and sequencing was performed using an 850 flows program. For each genome, approximately a million reads were obtained, and they were further assembled. The genome length for each isolate was of around 5Mb, with a mean coverage of 175x. The RAST system and the online tool ResFinder were used for annotation, as well as ISFinder. Besides the carbapenemases, genes encoding for other β-lactamases (blaTEM-1, blaCTX-M-2 blaCTX-M-8, blaOXA-1, blaOXA-2) were found in all genomes. AMEs (aadA1, aph(3’)-la, aac(3)-IIa, strA, strB, aac(6’)Ib-cr, aac(6’)-Ib and aac(6`)-Ic) were also detected in every isolate included in the study, as well as genes encoding for resistance determinants to sulfonamides and trimetoprim. The genetic environment of the carbapenemases was very similar to other isolates described in the literature – blaOXA-370 is flanked by IS5075-like, blaKPC-2 is inserted in transposon Tn4401, and blaNDM-1 was found in transposon Tn3000. Each isolate belonged to a distinct ST – 1099F is part of ST617, 1326F belonged to ST648 and 2610F, to ST707. Our results demonstrated the diversity of resistance determinants that can be found in a clinical isolate, highlighted the variability of genetic environments in which carbapenemases can be present and demonstrated that next-generation sequencing is a valuable tool for the characterization of multidrug-resistant isolates, and can provide information regarding the molecular typing and the identification of resistance determinants.

Atualmente, no Brasil, a produção de enzimas do tipo KPC constitui o principal mecanismo de resistência aos carbapenêmicos em Klebsiella pneumoniae, contribuindo para a endemicidade hospitalar da espécie. No presente estudo, foi caracterizada a produção de KPC em 38 enterobactérias que foram diferençadas entre os grupos CESP (enterobactérias com produção induzida da βlactamase AmpC, ex., Enterobacter spp., Serratia marcescens e Morganella morganii) e não CESP (ex., Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli e Proteus mirabilis). pertencendo a isolados recuperados de pacientes colonizados e/ou apresentando infecção urinária, pneumonia ou bacteremia, em três centros médicos de três diferentes regiões do Brasil (Amazonas, Mato grosso, Minas Gerais), durante 2008-2013. Os isolados apresentaram resistência para cefalosporinas de amplo espectro (86,8 - 94,7%), cefoxitina (86,8%), ertapenem (89,4%), imipenem (89,4%), meropenem (84,2%), amicacina (86,8%), ciprof1oxacina (84,2%), tigeciclina (42,1 %, CIM50= 2 µg/ml), sulfametoxazol/trimetoprim (SXT, 60,5%) e gentamicina (57,8%). Entre bactérias do grupo CESP, os isolados de S. marcescens apresentaram sensibilidade para fosfomicina (CIM50= 8 µg/mL) e sulfametoxazol-trimetoprim (CIM50= 1/19 µg/mL). A produção de carbapenemase foi confirmada pelo teste de Hodge modificado e por inibição por acido fenil borônico em 76,31 e 73,68% dos isolados do grupo CESP e não CESP, respectivamente. A presença do gene blaKPC-2 foi confirmada em 78,9% dos isolados clinicos e variantes do gene blaCTX-M foram identificados em 57,89% das cepas. Cepas de S. marcescens e E. aerogenes clonalmente relacionadas por ERIC-PCR foram associadas a surtos de infecção nosocomial. Resultados do presente estudo confirmam que a produção de KPC no Brasil, ocorre em uma grande variedade de espécies de enterobactérias sendo frequentemente associada com a co-produção de ESBLs do tipo CTX-M, o que poderia favorecer a endemicidade com o subseqüente estabelecimento de surtos de infecção. Um dado relevante, foi à alta resistência a fosfomicina (66,66%) associada à presença do gene fosA2 em cepas de E. aerogenes e K. pneumoniae produtores de KPC-2. / Currently, in Brazil, the production of KPC-type enzymes is considered the main mechanism of carbapenem resistance in Klebsiella pneumoniae, which has contributed for the nosocomial endemicity of this specie. In this study, the KPC production was characterized in 38 Enterobacteriaceae isolates differenced among CESP (Enterobacteriaceae with inducible production of AmpC-type β-lactamase, i.e., Enterobacter spp., Serratia marcescens and Morganella morganii) and not CESP (Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli e Proteus mirabilis) groups recovered from colonized patients and/or with urinary tract infection, pneumonia or bacteremia, in three medicai centers from different regions of Brazil (Amazonas, Mato Grosso, Minas Gerais) during 2011-2013. The isolates were resistant to broad-spectrum cephalosporins (86.8 - 94.7%), cefoxitin (86.8%), ertapenem (89.4%), imipenem (89.4%), meropenem (84.2%), amikacin (86.8%), ciprofloxacin (84.2%), tigecycline (42.1 %, MIC50 = 2 µg/mL), trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT, 60.5%) and gentamicin (57.8%). S. Marcescens isolates exhibited additional susceptibility to fosfomycin (MIC50 = 8 µg/mL) and sulfamethoxazole-trimethoprim (MIC50 = 1/19 µg/mL). Carbapenemase production was confirmed by Hodge modified test and inhibition by phenyl boronic acid in 76.31 and 73.68% of CESP and no CESP isolates, respectively. In fact, the presence of the blaKPC-2 gene was confirmed in 78.9% of enterobacterial isolates, whereas blaCTX-M ESBL gene variants were identified in 57.89% of the strains. S. Marcescens and E. aerogenes isolates were clonally related by ERIC-PCR being associated with outbreaks of nosocomial infection. Results of this study confirm that the production of KPC in Brazil occurs in a variety of species of Enterobacteriacea producing CTX-M-rype ESBLs, favoring the endemicity and the establisbment of outbreaks. A relevant finding was the high resistance to fosfomycin (66.66%) associated with the presence of the fosA2 gene in KPC-2-producing E. aerogenes and K. pneumoniae strains.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-04T14:54:05Z No. of bitstreams: 1 vanessacordeirodias.pdf: 2034556 bytes, checksum: 89059620f1b31c4177f6ae487a15c672 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-07T15:33:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vanessacordeirodias.pdf: 2034556 bytes, checksum: 89059620f1b31c4177f6ae487a15c672 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-07T15:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vanessacordeirodias.pdf: 2034556 bytes, checksum: 89059620f1b31c4177f6ae487a15c672 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / As bactérias Gram-negativas não fermentadoras, como Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii, estão amplamente disseminadas no ambiente e estão cada vez mais associados a infecções nosocomiais graves. O uso extensivo e indiscriminado de antibióticos tem contribuído para um aumento do número de infecções causadas por A. baumannii e P. aeruginosa resistentes a uma grande variedade de agentes antimicrobianos, incluindo β-lactâmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar características fisiológicas e moleculares da resistência aos carbapenêmicos em P. aeruginosa e A. baumannii isolados em um hospital terciário. A partir de estudos com amostras clínicas de pacientes admitidos num hospital terciário foram isolados, em 2012, A. baumannii (n=44) e P. aeruginosa (n=28) resistentes aos carbapenêmicos e em 2013, P. aeruginosa (n=19) e A. baumannii (n=44) com igual fenótipo. As amostras bacterianas recuperadas em 2012 foram submetidas a testes de susceptibilidade aos antimicrobianos. Marcadores genéticos relacionados com a síntese de β-lactamases blaOXA-23, blaOXA-24, blaOXA-51, blaOXA-58 e blaOXA-143 foram testados por PCR. A partir das linhagens isoladas no estudo de 2013, testes fisiológicos foram realizados para avaliar a atividade hemolítica, estresse oxidativo, tolerância aos biocidas, formação de biofilme e determinação da resistência aos antimicrobianos. Marcadores genéticos relacionados com a síntese de β-lactamases (ampC, blaKPC, blaSIM, blaIMP, blaSPM-1, blaVIM, blaGIM, blaOXA e blaNDM-1), sistemas de efluxo (adeB, mexB, mexD, mexF e mexY) e perda de porina (oprD) foram pesquisados por PCR. Foram analisados dados epidemiológicos de todos os pacientes avaliados. No estudo de 2012, a polimixina B foi a única droga eficaz para todos os isolados. Os marcadores genéticos foram observados apenas em isolados de Acinetobacter. O genótipo mais frequente observado foi blaOXA-23+/blaOXA-51+ (45,5%), seguido por blaOXA-51+/blaOXA-143+ (41%). Os genes blaOXA-24 e blaOXA-58 não foram detectados. Uma elevada taxa de mortalidade foi observada (> 70%) entre os pacientes. No estudo de 2013, idade avançada, predomínio de indivíduos internados em UTI, uso de dispositivos médicos invasivos, como cateter venoso, tratamento anterior com fluoroquinolonas ou ß-lactâmicos em combinação com um inibidor da β-lactamase e estadia prolongada no hospital foram fatores predisponentes para infecção por estes microrganismos. Colistina demonstrou atividade, in vitro, contra todas as amostras bacterianas avaliadas. Tigeciclina foi também efetiva para linhagens de A. baumannii. P. aeruginosa resistente aos carbapenêmicos não foi capaz de produzir hemolisinas. Essas linhagens foram menos tolerantes ao estresse oxidativo e alguns biocidas, mas mostraram um aumento da capacidade de formação de biofilme em relação aos isolados sensíveis. Os principais mecanismos de resistência presentes em linhagens de A. baumannii resistentes aos carbapenêmicos foi síntese de oxacilinases (OXA-23, OXA-51 e OXA-143), ausência de oprD e presença de bomba de efluxo (AdeABC). Em P. aeruginosa foram encontrados genes para bombas de efluxo (MexAB-OprM, MexCD-OprJ, MexEF-OprN, MexXY-OprM), blaSPM-1, além de ausência de oprD. Estes resultados confirmam a dificuldade de manejo terapêutico de pacientes com infecções associadas a microrganismos multirresistentes, com impacto direto na mortalidade e controle epidemiológico dessas linhagens nos centros de saúde. / The non-fermenting Gram-negative bacteria, such as Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii are widespread in the environment and are increasingly associated with severe nosocomial infections. Extensive and indiscriminate use of antibiotics has contributed to an increased number of infections caused by A. baumannii and P. aeruginosa that are resistant to a wide variety of antimicrobials, including β-lactams. This study aimed to evaluate physiological and molecular characteristics of carbapenem resistance in P. aeruginosa and A. baumannii. From studies with clinical samples from patients admitted to a tertiary hospital, were isolated in 2012 A. baumannii (n=44) and P. aeruginosa (n=28) resistant to carbapenems and in 2013, P. aeruginosa (n=19) and A. baumannii (n=44) with similar phenotype. The bacterial samples recovered in 2012 were submitted to antibiotic susceptibility testing. Genetic markers related to β-lactamases synthesis blaOXA-23, blaOXA-24, blaOXA-51, blaOXA-58 and blaOXA-143 were screened by PCR. From strains recovered in the 2013 study, physiological tests were performed to evaluate hemolytic activity, oxidative stress, biocides tolerance and biofilm formation, besides determination of antimicrobial resistance patterns. Genetic markers related to β-lactamases synthesis (ampC, blaKPC, blaSIM, blaIMP, blaSPM-1, blaVIM, blaGIM, blaOXA and blaNDM-1), efflux systems (adeB, mexB, mexD, mexF and mexY) and loss of porin (oprD) were screened by PCR. Epidemiological data about all of these patients were analyzed. In the 2012 study, polymyxin B was the only effective drug for all isolates. Genetic markers were observed only in Acinetobacter isolates. The most frequent genotype observed was blaOXA-23+/blaOXA-51+ (45,5%), followed by blaOXA-51+/blaOXA-143+ (41%). The genes blaOXA-24 and blaOXA-58 were not detected. High mortality rate (> 70%) between the pacients was observed. In a prospective study, advanced age, predominance of individuals hospitalized in ICU, use of invasive medical devices, such as venous catheter, previous treatment with fluoroquinolones or β-lactams in combination with β-lactamase inhibitor and prolonged stay in hospital were predisposing factors for infection by these microorganisms. Colistin has shown activity, in vitro, against all assessed bacterial samples. Tigecycline was also effective for strains of A. baumannii. Carbapenem-resistant P. aeruginosa was not able to produce hemolysin. These strains were less tolerant to oxidative stress and some biocides, but they showed increased ability of biofilm formation in relation to susceptible isolates. The major mechanisms of carbapenems resistance present in A. baumannii strains was oxacilinases synthesis (OXA-23, OXA-51 and OXA-143), oprD absence and efflux pump presence (AdeABC). In P. aeruginosa was found genes encoding efflux pumps (MexAB-OprM, MexCD-OprJ, MexEF-OprN, MexXY-OprM) and blaSPM-1; besides oprD absence. These results confirm the difficulty of therapeutic management of patients with infections associated with multidrug resistant microorganisms, with direct impact on mortality and epidemiological control of multidrug-resistant strains in health centers.

Atualmente, no Brasil, a produção de enzimas do tipo KPC constitui o principal mecanismo de resistência aos carbapenêmicos em Klebsiella pneumoniae, contribuindo para a endemicidade hospitalar da espécie. No presente estudo, foi caracterizada a produção de KPC em 38 enterobactérias que foram diferençadas entre os grupos CESP (enterobactérias com produção induzida da βlactamase AmpC, ex., Enterobacter spp., Serratia marcescens e Morganella morganii) e não CESP (ex., Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli e Proteus mirabilis). pertencendo a isolados recuperados de pacientes colonizados e/ou apresentando infecção urinária, pneumonia ou bacteremia, em três centros médicos de três diferentes regiões do Brasil (Amazonas, Mato grosso, Minas Gerais), durante 2008-2013. Os isolados apresentaram resistência para cefalosporinas de amplo espectro (86,8 - 94,7%), cefoxitina (86,8%), ertapenem (89,4%), imipenem (89,4%), meropenem (84,2%), amicacina (86,8%), ciprof1oxacina (84,2%), tigeciclina (42,1 %, CIM50= 2 µg/ml), sulfametoxazol/trimetoprim (SXT, 60,5%) e gentamicina (57,8%). Entre bactérias do grupo CESP, os isolados de S. marcescens apresentaram sensibilidade para fosfomicina (CIM50= 8 µg/mL) e sulfametoxazol-trimetoprim (CIM50= 1/19 µg/mL). A produção de carbapenemase foi confirmada pelo teste de Hodge modificado e por inibição por acido fenil borônico em 76,31 e 73,68% dos isolados do grupo CESP e não CESP, respectivamente. A presença do gene blaKPC-2 foi confirmada em 78,9% dos isolados clinicos e variantes do gene blaCTX-M foram identificados em 57,89% das cepas. Cepas de S. marcescens e E. aerogenes clonalmente relacionadas por ERIC-PCR foram associadas a surtos de infecção nosocomial. Resultados do presente estudo confirmam que a produção de KPC no Brasil, ocorre em uma grande variedade de espécies de enterobactérias sendo frequentemente associada com a co-produção de ESBLs do tipo CTX-M, o que poderia favorecer a endemicidade com o subseqüente estabelecimento de surtos de infecção. Um dado relevante, foi à alta resistência a fosfomicina (66,66%) associada à presença do gene fosA2 em cepas de E. aerogenes e K. pneumoniae produtores de KPC-2. / Currently, in Brazil, the production of KPC-type enzymes is considered the main mechanism of carbapenem resistance in Klebsiella pneumoniae, which has contributed for the nosocomial endemicity of this specie. In this study, the KPC production was characterized in 38 Enterobacteriaceae isolates differenced among CESP (Enterobacteriaceae with inducible production of AmpC-type β-lactamase, i.e., Enterobacter spp., Serratia marcescens and Morganella morganii) and not CESP (Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli e Proteus mirabilis) groups recovered from colonized patients and/or with urinary tract infection, pneumonia or bacteremia, in three medicai centers from different regions of Brazil (Amazonas, Mato Grosso, Minas Gerais) during 2011-2013. The isolates were resistant to broad-spectrum cephalosporins (86.8 - 94.7%), cefoxitin (86.8%), ertapenem (89.4%), imipenem (89.4%), meropenem (84.2%), amikacin (86.8%), ciprofloxacin (84.2%), tigecycline (42.1 %, MIC50 = 2 µg/mL), trimethoprim-sulfamethoxazole (SXT, 60.5%) and gentamicin (57.8%). S. Marcescens isolates exhibited additional susceptibility to fosfomycin (MIC50 = 8 µg/mL) and sulfamethoxazole-trimethoprim (MIC50 = 1/19 µg/mL). Carbapenemase production was confirmed by Hodge modified test and inhibition by phenyl boronic acid in 76.31 and 73.68% of CESP and no CESP isolates, respectively. In fact, the presence of the blaKPC-2 gene was confirmed in 78.9% of enterobacterial isolates, whereas blaCTX-M ESBL gene variants were identified in 57.89% of the strains. S. Marcescens and E. aerogenes isolates were clonally related by ERIC-PCR being associated with outbreaks of nosocomial infection. Results of this study confirm that the production of KPC in Brazil occurs in a variety of species of Enterobacteriacea producing CTX-M-rype ESBLs, favoring the endemicity and the establisbment of outbreaks. A relevant finding was the high resistance to fosfomycin (66.66%) associated with the presence of the fosA2 gene in KPC-2-producing E. aerogenes and K. pneumoniae strains.

Beta lactam resistance producing isolates of Enterobacteriacea and non-Enterobacteriacea have emerged since more than seventy years ago (Abraham and Chain, 1940). They are known to cause both community and hospital-acquired infections. Resistance against carbapenem is primarily mediated by the production of enzymes that destroy the beta lactam antimicrobials, which are produced by these isolates involving the expression of serine and metalobetalactamase genes KPC, IMP, VIM, NDM-1 and OXA-48. Quinolone resistance is predominanty mediated by mutations in the qnrA, qnrB, qnrS, and aac-6-Ib genes. Carbapenemase-producing organisms especially Klebsiella pneumoniae carbapenemases (KPCs) emerged as important pathogens especially among critically ill patients causing significant morbidity and mortality. This study aims to determine the prevalence and types of 15 quinolone resistance and carbapenemases genes among different isolates from patients admitted to the University Hospital of Leipzig over a period of ten months. During the period from January 2011 through October 2011, a total of 50 carbapenemases isolates were recovered from patients of the University Hospital of Leipzig/ Germany. The isolates were identified by biochemical tests and their susceptibility to antimicrobials was determined by the microbroth dilution method according to ISO standard. The KPC, IMP, VIM, OXA-48, NDM-1, and aac-6-Ib genes as well as qnrA, qnrB, and qnrS genes were detected by multiplex PCR, respectively. Results showed that KPC gene was detected in 82% of the isolates while 8% were KPC negative. The qnrA, qnrS, IMP, NDM-1, and OXA-48 genes were not detected in any of the isolates while qnrB and VIM genes were found in 2%. On the other hand, aac-6-Ib gene was the most prevalent gene among the study isolates and composed a percentage of 96%. Results also showed that KPC, and aac-6-Ib genes were detected in isolates collected from urine, blood, wounds, swabs, sputum, tracheal secretions, biopsies, and anal smears, while VIM gene was detected in one isolate collected from blood. The qnrB gene was found in one isolate collected from urine specimen. The wide spread of carbapenem and quinolone resistance-producing organisms is a critical problem that complicates the treatment of infections resulting from these organisms. Necessary measures must, therefore, be taken to limit their spread, which include appropriate antibiotic treatment, control of hospital infections, observe of personal hygiene, and the use of appropriate methods of sterilization and disinfection to prevent the dissemination of these organisms. Keywords: Resistance, carbapenemases, QRDR, multiplex PCR, antimicrobials

A resistência bacteriana a antibióticos é um grave e crescente problema de saúde pública de âmbito mundial. O principal, e mais eficiente, mecanismo de resistência aos &#946-lactâmicos em bacilos Gram-negativos é a produção de &#946-lactamases, que possuem a capacidade de hidrolisar o anel &#946-lactâmicos e consequentemente inativar essa classe de antibióticos. Vale ressaltar, que atualmente os antibióticos &#946-lactâmicos são os mais utilizados clinicamente, particularmente em infecções graves. Dentre as &#946-lactamases existentes destacam-se as carbapenemases, enzimas capazes de inativar a maioria dos antibióticos &#946-lactâmicos. Uma grande preocupação é o fato dessas enzimas, em sua maioria, serem codificadas por plasmídeos, o que propicia a disseminação desses genes de resistência; portanto, é de extrema importância a realização de um rápido e efetivo monitoramento da presença de patógenos portadores desses genes de resistência, para que assim se possa prevenir a disseminação desses determinantes. Foram incluídos neste estudo 230 amostras únicas de Acinetobacter e Pseudomonas aeruginosa resistentes a imipenem detectados em pacientes internados em hospitais privados da cidade de São Paulo durante o período de fevereiro a outubro de 2013. As amostras foram avaliadas quanto à hidrólise de imipenem por espectrofotometria, quanto à presença de genes de carbapenemases por PCR e sequenciamento, e quanto à clonalidade por eletroforese em campos pulsados (PFGE) ou ERIC-PCR. Foram realizados ensaios de conjugação, transformação e sequenciamento completo de plasmídeos. Dentre as amostras de Acinetobacter spp. 80% (88) foram capazes de hidrolisar o imipenem. Dentre esses 76,1% (67) foram positivos para blaOXA-51-like, 19,3% (17) foram positivos para blaOXA-72. blaOXA-23, blaOXA-482 e blaIMP-1 foram detectados isoladamente em isolados distintos. O gene blaIMP-1 foi detectado em A. ursingii inserido em integron de classe 1 e representa a primeira descrição no Brasil. Uma nova carbapenemase OXA-482-like foi detectada em A. baumanii. Utilizando-se ERIC-PCR, observou-se uma grande diversidade de grupos clonais, com o máximo de quatro isolados por grupo. Dentre as amostras de P. aeruginosa, apenas 35,3% foram capazes de hidrolisar o imipenem. Dessas amostras, 14 possuíam o gene blaSPM-1, e isolados únicos possuíam, individualmente, os genes blaIMP, blaVIM, blaKPC-2 ou blaGES-23. O gene blaKPC-2 foi detectado inserido em contexto genético diferente dos descritos anteriormente, em plasmídeo IncU de 32 Kb, mobilizável, mas não conjugativo. Esta é a primeira descrição da sequencia completa de plasmídeo albergando o gene blaKPC-2 em P. aeruginosa no Brasil. Nas demais amostras (20) com atividade hidrolítica, não foram detectados genes de carbapenemase conhecidos, o que sugere a presença de genes de carbapenemase ainda não descritos. Em três amostras foi possível obter transformantes com plasmídeos, resistentes a carbapenêmicos. As amostras com blaSPM-1 apresentaram perfis de PFGE estreitamente relacionados. Em contraste, os perfis de PFGE das amostras com potenciais novas carbapenemases apresentaram índice de similaridade de Dice inferior ix a 80%, evidenciando grande diversidade clonal. Nossos achados evidenciam que a carbapenemase não intrínseca predominante em Acinetobacterem hospitais privados da cidade de São Paulo é OXA-72, e em hospitais privados há uma grande diversidade clonal. Em P. aeruginosa, a carbapenemase predominante é SPM-1, cuja disseminação é mediada por um único clone. Há potencialmente um número significativo de novas carbapenemases em Acinetobacter e P. aeruginosa, algumas delas mediadas por plasmídeos. / Bacterial resistance to antibiotics is a serious and growing public health problem worldwide. The main and most efficient mechanism of resistance to &#946-lactams in Gram-negative bacilli is the production of &#946-lactamases, which have the ability to hydrolyze the &#946-lactam ring and consequently inactivate this class of antibiotics. It is worth mentioning that currently &#946-lactam antibiotics are the most used clinically, particularly in severe infections. Among the existing &#946-lactamases, carbapenemases are capable of inactivating most &#946-lactam antibiotics. A major concern is that these enzymes are mostly encoded by plasmids, which facilitates the spread of these resistance genes; therefore, it is of extreme importance to carry out a rapid and effective monitoring of the presence of pathogens bearing these resistance genes, in order to prevent the dissemination of these determinants. This study included 230 unique samples of imipenem-resistant Acinetobacterand Pseudomonas aeruginosa detected in patients hospitalized in private hospitals in the city of São Paulo during the period from February to October 2013. The samples were evaluated for the imipenem hydrolysis by spectrophotometry, the presence of carbapenemase genes by PCR and sequencing, and concerning clonality by pulsed field electrophoresis (PFGE) or ERIC-PCR. Conjugation, transformation and complete sequencing of plasmids were performed. Among Acinetobacter spp. samples, 80% (88) were able to hydrolyze imipenem. Among these, 76.1% (67) were positive for blaOXA-51-like genes and 19.3% (17) were positive for blaOXA-72. The blaOXA-23, blaOXA-482 and blaIMP-1 genes were detected alone in distinct isolates. The blaIMP-1 gene was detected in A. ursingii inserted in class 1 integron and represents the first description in Brazil. A novel OXA-482-like carbapenemase was detected in A. baumanii. Using ERIC-PCR, a great diversity of clonal groups was observed, with a maximum of four isolates per group. Among P. aeruginosa samples, only 35.3% were able to hydrolyze imipenem. Of these samples, 14 had the blaSPM-1 gene, and single isolates individually possessed the blaIMP, blaVIM, blaKPC-2 or blaGES-23 genes. The blaKPC-2 gene was found inserted in a genetic context different from those described previously, in a mobilizable, but not conjugative, 32 Kb IncU plasmid. This is the first description of the complete nucleotide sequence of a plasmid harboring the blaKPC-2 gene in P. aeruginosa in Brazil. In the remaining samples (20) with hydrolytic activity, no known carbapenemase genes were detected, suggesting the presence of carbapenemase genes not yet described. In three samples it was possible to obtain transformants with plasmids, resistant to carbapenems. Samples with blaSPM-1 showed closely related PFGE profiles. In contrast, the PFGE profiles of the samples with potential new carbapenemases showed Dice similarity index lower than 80%, evidencing a great clonal diversity. Our findings show that the predominant non-intrinsic carbapenemase in Acinetobacter in the city of São Paulo is OXA-72, and in private hospitals there is great clonal diversity. In P. aeruginosa, the predominant carbapenemase is SPM-1, the spread of this enzyme is mediated by a single clone. There are potentially a significant number of new carbapenemases in Acinetobacter and P. aeruginosa, some of them plasmid mediated.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Antimicrobial resistance is considered a serious public health problem worldwide and complicates the treatment of infections caused by resistant microorganisms. The carbapenems are antimicrobial agents considered the last resource for treatment of severe infections caused by Klebsiella pneumoniae and the resistance to β-lactams can result in the accumulation of different resistance mechanisms (carbapenemases, efflux pump and loss of porins). This study aimed to evaluate multiple resistance mechanisms in 27 clinical isolates of K. pneumoniae resistant to carbapenems coming from the University Hospital of Santa Maria-RS from July 2013 to August 2014. These isolates were evaluated the susceptibility profiles through broth microdilution against ciprofloxacin, imipenem, ertapenem, meropenem, cefepime, ceftazidime and cefoxitin. Carbapenemase detection was performed through phenotypic tests with combined disc test with phenylboronic acid (AFB) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and Blue-Carba test. In addition, genotypic tests to detect genes enconding carbapenemase were performed. Efflux pump was evaluated by broth microdilution together with efflux pump inhibitor and loss of porins were evaluated by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). High levels of resistance verified by the minimum inhibitory concentration (MIC) 50 and 90 for ciprofloxacin (64 and 128μg/mL), imipenem (32 to >128μg/mL), ertapenem (>128 and >128μg/mL), meropenem (128 and >128 μg/mL), cefepime (>128 and >128 μg/mL), ceftazidime (64 and 128μg/mL) and cefoxitin (128 and >128 μg/mL), respectively. In the resistance through carbapenemases production, 89% of the clinical isolates showed blaKPC gene and no clinical isolated showed genes encoding the metallo- β-lactamases. It was observed that the Blue-Carba test and combined disc test with AFB showed 100% concordance, while the combined disc test with EDTA showed high number of false positive (48%) when compared with genotypic test. Four isolates showed phenotypic profile consistent with the presence of efflux pump and all clinical isolates had lost one or both porins, being that in three isolated, this was the only resistance mechanism found. In 14% of the isolates can observe simultaneously observe the presence of three resistance mechanisms. Consequently, it is of fundamental scientific interest that studies are conducted in order to investigate and understand the mechanisms involved in resistance to carbapenems in order to assist strategies of prevention and infection control. / A resistência aos antimicrobianos é considerada um grave problema de saúde pública em âmbito mundial e dificulta o tratamento de infecções causadas por microrganismos resistentes. Os carbapenêmicos são os antibacterianos considerados último recurso para o tratamento de infecções graves causadas por Klebsiella pneumoniae e a resistência a esse grupo de β-lactâmicos pode resultar da acumulação de diferentes mecanismos de resistência (carbapenemases, bomba de efluxo e perdas de porinas). Este trabalho teve como objetivo avaliar os múltiplos mecanismos de resistência de 27 isolados clínicos de K. pneumoniae resistente a carbapenêmicos oriundos do Hospital Universitário de Santa Maria-RS no período de julho de 2013 a agosto de 2014. Foram avaliados os perfis de suscetibilidade desses isolados através de microdiluição em caldo frente aos antimicrobianos ciprofloxacino, imipenem, ertapenem, meropenem, cefepima, ceftazidima e cefoxetina. A detecção de carbapenemases foi realizada através de testes fenotípicos com a utilização do disco de antimicrobiano associado com os inibidores ácido fenilborônico (AFB) e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA) e através do teste Blue-Carba. Também foram realizados testes genotípicos para detectar os genes que codificam as carbapenemases. Bombas de efluxo foram avaliadas através de microdiluição em caldo juntamente com inibidor de bomba de efluxo e a perda de porinas foi avaliada pela eletroforese em gel de sulfato de dodecilo de sódio-poliacrilamida (SDS-PAGE). Altos níveis de resistência foram verificados nesses isolados pela concentração inibitória mínima (CIM) 50 e 90 para ciprofloxacino (64 e 128μg/mL), imipenem (32 e >128μg/mL), ertapenem (>128 e >128μg/mL), meropenem (128 e >128 μg/mL), cefepima (>128 e >128μg/mL), ceftazidima (64 e 128μg/mL) e cefoxitina (128 e >128 μg/mL), respectivamente. Na resistência através da produção de carbapenemases, 89% dos isolados apresentaram o gene blaKPC e nenhum isolado apresentou genes que codificam as metalo-β-lactamases. Foi observado que os testes Blue-Carba e disco combinado com AFB apresentaram 100% de concordância, enquanto o teste de disco combinado com EDTA apresentou elevado número de falso-positivos (48%) quando comparados com o teste genotípico. Quatro isolados apresentaram perfil fenotípico compatível com a presença de bomba de efluxo e todos os isolados apresentaram perda de uma ou ambas porinas, sendo que em três isolados, esse foi o único mecanismo de resistência encontrado. Em 14% dos isolados pode-se observar concomitantemente a presença dos três mecanismos de resistência. Devido ao exposto, é de fundamental interesse científico que estudos sejam realizados para investigar e compreender os mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenêmicos, a fim de auxiliar em estratégias de prevenção e controle de infecção.