Die Mehrzahl der jährlich 400.000 bis 600.000 Krankenhausinfektionen in Deutschland wird von Erregern der sog. ESCAPE-Gruppe (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa und verschiedene Enterobacteriaceae, u.a. Klebsiella pneumoniae) verursacht. Besondere Sorge bereitet dabei die Ausbreitung von K. pneumoniae-Stämmen mit enzymvermittelter Resistenz gegenüber Carbapenem-Antibiotika (K. pneumoniae-Carbapenemase, KPC) und die Zunahme von C. difficile-Infektionen (CDI) durch hypervirulente Epidemiestämme (z.B. Ribotyp 027). Die spezifischen Erfahrungen eines prolongierten Ausbruchsgeschehens durch einen KPC-bildenden K. pneumoniae-Stamm (KPC-KP) am Leipziger Universitätsklinikum machen deutlich, dass bei diesem Erregertyp ein hohes Transmissionspotential bei enormer Tenazität (Umweltresistenz) zu berücksichtigen ist, ein Versagen von Standardhygienemaßnahmen in Betracht zu ziehen ist, und Infektionsketten oftmals unklar bleiben. Die Anwendung von Antibiotika ist bei KPC-KP-Infektionen auf einzelne Substanzen (Colistin, Tigecyclin, Gentamicin) beschränkt und vor allem bei immunsupprimierten Patienten (z.B. Lebertransplantierte) mit einem relevanten Risiko des Therapieversagens behaftet. Die Therapie von CDI wird gerade bei Immunsupprimierten durch eine steigende Zahl an Rezidiven erschwert, die teilweise antibiotisch (Vancomycin, Fidaxomicin) nicht beherrschbar sind, so dass alternative Therapieverfahren wie die fäkale Bakterientherapie („Stuhltransplantation“) zur Anwendung kommen. CDI-Rezidive, aber auch eine dauerhafte intestinale Besiedelung mit multiresistenten Enterobakterien wie KPC-KP, scheinen neben wirtsspezifischen Faktoren der Immunantwort durch eine Dysregulation der physiologischen intestinalen Standortflora mit Störung der Kolonisationsresistenz bedingt zu sein. Der Versuch einer Eradikationsbehandlung von Patienten mit persistierender intestinaler Besiedelung durch KPC-KP mittels oraler Applikation der nicht resorbierbaren Antibiotika Colistin und Gentamicin ist mit einem relevanten Risiko der Entstehung von Sekundärresistenzen behaftet. Die Zulassung neuer, besser wirksamer Antibiotika ist für die nächsten Jahre nicht in Sicht, so dass der Infektionsprävention überragende Bedeutung zukommt. Die Erfahrungen der KPC-Ausbruchsbewältigung am Leipziger Universitätsklinikum zeigen, dass nahezu lückenlose Compliance bei der Händedesinfektion, rigoros praktizierte und kontrollierte Barriere- und Isolationsmaßnahmen, Optimierung des Gebrauchs von Breitspektrum-Antibiotika (sog. „Antibiotic Stewardship“) und systematisches mikrobiologisches Erregerscreening dabei unabdingbar sind. Nachhaltige Verbesserungen hinsichtlich der globalen Ausbreitung von multiresistenten Krankenhausbakterien werden sich nur durch grundlegende Umgestaltungen in Umwelt, Landwirtschaft, Tierzucht und Gesundheitswesen mit sparsamer und möglichst gezielter Anwendung von Antibiotika erzielen lassen. Um Risikopopulationen hospitalisierter Patienten vor potentiell lebensbedrohlichen Erregertransmissionen effektiv schützen zu können, sind erweiterte Surveillance und konsequent umgesetzte krankenhaushygienische Maßnahmen erforderlich.

Antimicrobial-resistant (AMR) bacteria are a major source of concern in modern-day nosocomial settings, leading to possible further drug resistance or spread to those who cannot fight off the infection. Previous work from our laboratory has shown that Klebsiella pneumoniae (KP) secretes an antimicrobial protein that has been shown to inhibit the growth of many species of bacteria that contain AMR properties in the Enterobacteriaceae family, a major contributor to nosocomial AMR. Klebsiella spent media is able to inhibit the growth of Citrobacter freundii (CF), Enterobacter aerogenes (EA), and Enterobacter cloacae (ECL) through an anti-microbial protein (AMP). This AMP has been shown to reduce the density and growth of CF, EA, and ECL in both biofilm and planktonic forms. To determine the genetic elements involved in AMP production, we introduced a transposon (Tn5) into the genome of Klebsiella to provide resistant selection and to create a mutant knockout to find the exact location of the gene. Upon transposon mutagenesis, the resulting genome was electroporated into Rec- E. coli. The E. coli was now able to produce the antimicrobial protein, with the zones of inhibition for CF, EA, and ECL. Upon confirmation that the plasmid mediates the AMP, the plasmid was sent for sequencing to further characterize the gene responsible for coding the AMP. This newly identified AMP may prove to be a valuable treatment for AMR bacteria once characterized.

Background: Bloodstream infection (BSI) caused by Klebsiella pneumoniae (KP), is a leading cause of hospitalassociated childhood mortality. There are limited data on how poor outcomes of KPBSI can be predicted in poorly resourced areas. This study aimed to assess if the profile of differential counts from full blood counts (FBC) taken at two time points in children <13 years with KPBSI could be used to predict the risk of death. Methods We conducted a retrospective study of a cohort of children admitted to hospital between 2006-2011 with KPBSI. FBC collected within 48 hours (T1) of blood culture and 5-14 days later (T2), were reviewed. Differential counts were classified as abnormal if they were higher or lower than laboratory ranges for normal results. The risk of death was assessed for each category of differential counts. Risk ratios adjusted (aRR) for potential confounders were used to estimate the effect of cell counts on risk of death using multivariable analysis. Data were stratified by HIV status. Results: Of 296 children included, median age 5 (IQR:2-13) months, 82 were HIV -infected. Ninety-five (32%) of the children with KPBSI died. Mortality in HIV-infected and uninfected children was 39/82 (48%) and 56/214 (26%), respectively (p <0.001). Independent associations with mortality were observed with leucopenia, neutropenia and thrombocytopenia. Risk of mortality in children with thrombocytopenia at T1 and T2 was aRR 2.5 (95% CI: 1.34-4.64) and 3.18 (95% CI: 1.31-7.73) respectively in the HIV-uninfected group, whereas the risk for mortality in the HIV-infected group with thrombocytopaenia at T1 and T2 was aRR 1.99 (95% CI: 0.94-4.19) and 2.01 (95% CI: 0.65-5.99) respectively. Neutropenia in the HIV-uninfected group at T1 and T2, showed aRR 2.17 (95% CI: 1.22- 3.88) and 3.70 (95% CI 1.30-10.51) respectively, while in the HIV-infected group, they were aRR 1.18 (95% CI 0.69-2.03) and 2.05 (0.87-4.85) at similar time points. Risk of mortality related to leucopenia at T2 was associated with mortality in HIV-uninfected and HIV-infected patients was aRR 3.22 (95%CI 1.22-8.51) and 2.34 (1.09-5.04) respectively. Persistently high band cell percentage at T2 in HIVinfected children indicated a risk of mortality of aRR 2.91 (95% CI 1.20-7.06). Conclusion Abnormal neutrophil counts and thrombocytopenia are independently associated with significant mortality in children with KPBSI. In resource-limited countries haematological markers have the potential to predict KPBSI mortality.

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Realizamos um estudo de corte transversal para investigar os fatores de risco para colonização de recém-nascidos por Klebsiella pneumoniae produtora de betalactamase de espectro estendido durante surto em unidade neonatal de risco intermediário. O surto se deveu à colonização crônica de profissional de saúde portadora de onicomicose. Cento e vinte recém-nascidos internados na unidade neonatal durante um período de três meses foram rastreados para colonização por Klebsiella pneumoniae produtora de ESBL através de cultura de swab retal, sendo detectados 27 colonizados. A análise multivariada mostrou que a colonização se associou de forma independente ao uso prévio de antimicrobianos e à ausência de aleitamento materno. Os antimicrobianos mais utilizados foram penicilina e amicacina. Uso prévio de antimicrobianos apresentou odds ratio (OR) igual a 12,3 [intervalo de 95% de confiança (IC): 3,66-41,2, P<0,001]. Aleitamento materno foi associado à redução do risco de colonização (OR: 0,22; IC95%: 0,05-0,99; P=0,049). Nove isolados recuperados no primeiro estágio do surto e 27 isolados de culturas de rastreamento foram posteriormente tipadas por eletroforese em gel de campo pulsado, revelando seis apresentações distintas (A a F). No primeiro estágio do surto ocorreram os clones A, C e E, enquanto entre os 27 isolados das culturas de rastreamento os seis clones foram identificados. O clone A também foi identificado nas mãos de técnica de enfermagem portadora de onicomicose. Pudemos concluir que uso prévio de antimicrobianos predispôs à colonização. O possível efeito do aleitamento materno como fator protetor deve ser mais bem investigado. A detecção de diferentes genótipos de K. pneumoniae sugere que a disseminação de elementos móveis portando o gene ESBL tenha se superposto à simples disseminação de um clone durante o surto / We describe a cross-sectional survey to identify risk factors for colonisation of neonates by extended-spectrum beta-lactamase producing Klebsiella pneumoniae. This occurred following exposure to a colonised healthcare worker during an outbreak in an intermediate-risk neonatal unit. In total, 120 neonates admitted consecutively during a three-month period were screened for ESBL-producing K. pneumoniae by rectal swabbing and 27 were identified as colonised. Multivariate analysis showed colonisation to be independently associated with use of antibiotics and absence of breastfeeding. Previous use of antibiotics presented an odds ratio (OR) of 12,3 [95% confidence interval (CI): 3,66-41,2, P<0,001]. The most commonly used antibiotics were penicillin and amikacin. Breastfeeding was associated with reduced risk for colonisation (OR: 0,22; 95% CI: 0,05-0,99; P=0,049). Nine isolates recovered during the first stage of the outbreak and 27 isolates from surveillance cultures were typed thereafter by pulsed-field gel electrophoresis, revealing six different profiles (A - F). Clones A, C, and E were implicated in the first stage of the outbreak, whereas among the 27 strains recovered from surveillance cultures, all six clones were identified. Clone A was also found on the hand of a nursing auxiliary with onychomycosis. We concluded that prior antimicrobial use predisposed to colonisation. The possible role of breastfeeding as a protective factor needs to be further elucidated. Detection of different genotypes of ESBL-producing K. pneumoniae suggests that dissemination of mobile genetic elements bearing the ESBL gene may have been superimposed on the simple dissemination of a clone during the outbreak

As enterobactérias são importantes pátogenos comunitários e hospitalares e o aparecimento cada vez mais frequente de cepas multirresistentes tem sido motivo de preocupação em hospitais e instituições de saúde por todo o mundo, devido às opções terapêuticas restritas. Nas últimas décadas, o aumento global de cepas produtoras de β-lactamases plasmidiais induzíveis e β-lactamases de espectro estendido (ESBL), fizeram com que os carbapenêmicos fossem considerados a primeira opção para o tratamento de infecções graves. No entanto, a resistência aos carbapenêmicos já é considerada um problema de saúde pública em diversos países e a produção da enzima Klebsiella pneumoniae Carbapenemase (KPC) tem sido descrita como o principal mecanismo de resistência a esta classe de antibióticos na família Enterobacteriaceae. Considerando que apenas relatos esporádicos de cepas produtoras de KPC têm sido reportados no Rio Grande do Sul (RS), em contraste à situação de muitos estados brasileiros, este estudo teve por objetivo estabelecer a prevalência de KPC entre isolados com reduzida sensibilidade aos carbapenêmicos provenientes de 11 hospitais do RS, promover a caracterização molecular destes isolados, bem como avaliar as principais metodologias fenotípicas utilizadas na sua detecção. Diferenças significativas foram observadas entre os perfis de sensibilidade a imipenem (IPM) e meropenem (MEM), quando comparados ao de ertapenem (ERT), sendo que para este último menos de 10% dos isolados foram considerados sensíveis em comparação a mais de 73% para os dois primeiros. Nossos resultados também demonstraram que a redução de sensibilidade aos carbapenêmicos esteve associada à produção de β-lactamases do tipo AmpC e ESBL, em detrimento de carbapenemases. Dentre as principais carbapenemases encontradas em enterobactérias, apenas cepas produtoras de KPC foram detectadas entre os isolados estudados, cuja prevalência foi de 4%. Entre os produtores de KPC, foram identificadas espécies de E. cloacae, K. pneumoniae, S. marcescens e K. georgiana, provenientes de quatro hospitais distintos. A análise por sequenciamento revelou que todos foram produtores da enzima KPC-2. Quanto ao perfil de sensibilidade, a maioria foi altamente resistente aos β-lactâmicos e às quinolonas, enquanto que, amicacina e polimixima foram os antibióticos mais efetivos contra os isolados in vitro. Dois grupos clonais foram evidenciados entre os isolados de E. cloacae e S. marcescens e quatro entre os isolados de K. pneumoniae, na análise por PFGE. Com relação ao contexto genético que envolve o blaKPC-2, apenas uma caracterização parcial foi possível, evidenciando uma plataforma alterada em relação ao ambiente genético clássico (Tn4401). A análise plasmidial dos produtores de KPC resultou em plasmídeos de tamanhos variáveis, evidenciando a maior prevalência de plasmídeos de ~20Kb no carreamento do gene. A análise também revelou que todos foram não- tipáveis pela técnica de PBRT. Com relação às metodologias fenotípicas utilizadas na detecção de KPC, o IPM apresentou melhor desempenho que o MEM na realização do teste de discos combinados com ácido borônico (AB), resultando em 100% de sensibilidade (SN) e 96.1% de especificidade (SP). A quantificação do Teste Modificado de Hodge (MHT), proposta neste trabalho, eliminou a subjetividade na sua interpretação e evidenciou um aumento considerável na SP do teste em relação à metodologia convencional. Em conclusão, nossos resultados confirmaramm a elevada plasticidade genética e os diversos fenótipos observados na família Enterobacteriaceae; contribuíram para o conhecimento da epidemiologia local de resistência aos carbapenêmicos e dos isolados produtores de KPC; bem como reforçaram o valor das metodologias fenotípicas como ferramenta capaz de discriminar os mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenêmicos. / The Enterobacteriaceae family includes important community and nosocomial pathogens frequently associated to multirresistance. Multidrug-resistant strains represent an important concern among hospitals and healthcare institutions around the world, due to the limited therapeutic options. In recent decades, the overall increase of strains producing inducible β-lactamases and extended spectrum β-lactamases (ESBL) has lead to the use of carbapenems as the first option for the treatment of serious infections. However, the carbapenem resistance has been considered a public health problem in many countries and the production of the enzyme Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) has been described as the major resistance mechanism to carbapenems in this family. Whereas only sporadic reports of KPC-producing strains have been reported in Rio Grande do Sul (RS), in contrast to the situation in many Brazilian states, this study aimed to establish the prevalence of KPC among isolates with reduced susceptibility to carbapenems from 11 disctinct hospitals of RS, promote the molecular characterization of these isolates, as well as evaluate the main phenotypic methods used for KPC detection. Significant differences were observed among the susceptibility profiles of imipenem (IPM) and meropenem (MEM), when compared to ertapenem (ERT): less than 10% of the isolates were classified as susceptible to ERT compared to over 73% to IPM and MEM. Our results demonstrated that the reduced susceptibility to carbapenems, was mainly due to the production of AmpC β-lactamases and ESBL, instead of true carbapenemases. Regarding the major carbapenemases found in Enterobacteriaceae, only KPC was detected among the isolates studied, at a prevalence of 4%. KPC producers included the species E. cloacae, K. pneumoniae, S. marcescens and K. georgiana, from four different hospitals. The sequencing analysis demonstrated that all of them were KPC-2 producers. According to the susceptibility profile, most were highly resistant to β-lactams and quinolones, whereas polymyxin and amikacin were the most effective drugs in vitro. Two clonal groups were detected among isolates of E. cloacae and S. marcescens and four among isolates of K. pneumoniae, by PFGE analysis. Only a partial characterization of the genetic context that involves the blaKPC-2 gene was possible for these isolates, indicating an altered platform compared to the classic genetic environment (Tn4401). The plasmid analysis indicated plasmids of variable sizes, with a higher prevalence of those of ~ 20Kb involved with the blaKPC-2 gene. The analysis also showed that all of them were non-typable by PBRT technique. With respect to the phenotypic methods used for KPC detection, IPM proved to present a better performance than MEM in the combined-disc test with boronic acid (AB), resulting in 100% of sensitivity (SN) and 96.1% of specificity (SP). The quantification of Modified Hodge Test (MHT), proposed in this study, eliminated the subjectivity of this test leading to a considerable increase in the SP of the test compared to the conventional methodology. In conclusion, our results confirmed the high genetic plasticity and the distinct phenotypes observed in the Enterobacteriaceae family; contributed to the knowledge of the local epidemiology of carbapenem resistance and for KPC-producing isolates; as well as reinforced the use of phenotypic methods as an useful tool able to discriminate the mechanisms involved in carbapenem resistance.

Klebsiella pneumoniae carbapenemase producing Klebsiella pneumoniae (KPC-Kp) is an emerging pathogen with acquired resistance to several antimicrobial classes and produces infections associated with considerable mortality. This study aims to identify risk factors for acquisition of hospital infections caused by KPC-Kp and to identify the clinical outcomes of these patients. This is a case-control study performed at a tertiary teaching hospital with 365 beds. The cases with hospital infection caused by KPC-Kp were compared with controls admitted to the same hospital paired by gender, age group and admission entry in a proportion of 2:1. During the period from February 2013 to August 2014, 22 patients were included in the study as cases and 44 as controls. The following independent risk factors for acquisition of hospital infections caused by KPC-Kp were identified: presence of a central venous catheter (OR 21.89; 95% CI 3.7 129.0); admission in an intensive care unit (OR 8.05; 95% CI 1.5 43.2); use of beta-lactams associated with or without beta-lactamase inhibitors (OR 6.02; 95% CI 1.1 32.6); use of carbapenems (OR 11.01; 95% CI 2.1 58.0) and the use of polymyxin B (OR 15.74; 95% CI 1.3 194.2). The crude case mortality rate was 36.8% (P=0.004). Infections caused by KPC-Kp are severe with an elevated mortality. To avoid unnecessary usage of antimicrobials, mainly beta-lactams, carbapenems and polymyxin B appear to be an essential way to control these infections. / Klebsiella pneumoniae produtora de klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC-Kp) é um patógeno emergente, com resistência a várias classes de antibióticos, sendo que suas infecções são associadas a considerável mortalidade. Este estudo tem como objetivo identificar fatores de risco para aquisição de infecções hospitalares causadas por KPC-Kp e identificar o desfecho clínico dos pacientes que adquirem essas infecções. Este é um estudo de caso-controle realizado em um hospital-escola terciário de 365 leitos. Os casos com infecção hospitalar por KPC-Kp foram comparados com controles internados no mesmo hospital, pareados por sexo, faixa etária e data de internação, na proporção de 2:1. Durante o período de fevereiro de 2013 a agosto de 2014, 22 pacientes foram incluídos no estudo como casos e 44 como controles. Foram identificados, como fatores de risco independentes para infecções hospitalares causadas por KPC-Kp, o uso de cateter venoso central (OR 21.89; 95% CI 3.7 129.0); a internação em unidade de tratamento intensivo (OR 8.05; 95% CI 1.5 43.2); o uso de b-lactâmicos associados ou não a inibidores de b-lactamase (OR 6.02; 95% CI 1.1 32.6); o uso de carbapenêmicos (OR 11.01; 95% CI 2.1 58.0); e o uso de polimixina B (OR 15.74; 95% CI 1.3 194.2). A mortalidade por qualquer causa nos casos considerados foi de 36,8% (p=0,004). Infecções por KPC-Kp são infecções graves com elevada mortalidade. Evitar o uso desnecessário de antibióticos, principalmente de b-lactâmicos, carbapenêmicos e polimixina B, parece ser caminho essencial para que se atinja o controle dessas infecções.

As enterobactérias são importantes pátogenos comunitários e hospitalares e o aparecimento cada vez mais frequente de cepas multirresistentes tem sido motivo de preocupação em hospitais e instituições de saúde por todo o mundo, devido às opções terapêuticas restritas. Nas últimas décadas, o aumento global de cepas produtoras de β-lactamases plasmidiais induzíveis e β-lactamases de espectro estendido (ESBL), fizeram com que os carbapenêmicos fossem considerados a primeira opção para o tratamento de infecções graves. No entanto, a resistência aos carbapenêmicos já é considerada um problema de saúde pública em diversos países e a produção da enzima Klebsiella pneumoniae Carbapenemase (KPC) tem sido descrita como o principal mecanismo de resistência a esta classe de antibióticos na família Enterobacteriaceae. Considerando que apenas relatos esporádicos de cepas produtoras de KPC têm sido reportados no Rio Grande do Sul (RS), em contraste à situação de muitos estados brasileiros, este estudo teve por objetivo estabelecer a prevalência de KPC entre isolados com reduzida sensibilidade aos carbapenêmicos provenientes de 11 hospitais do RS, promover a caracterização molecular destes isolados, bem como avaliar as principais metodologias fenotípicas utilizadas na sua detecção. Diferenças significativas foram observadas entre os perfis de sensibilidade a imipenem (IPM) e meropenem (MEM), quando comparados ao de ertapenem (ERT), sendo que para este último menos de 10% dos isolados foram considerados sensíveis em comparação a mais de 73% para os dois primeiros. Nossos resultados também demonstraram que a redução de sensibilidade aos carbapenêmicos esteve associada à produção de β-lactamases do tipo AmpC e ESBL, em detrimento de carbapenemases. Dentre as principais carbapenemases encontradas em enterobactérias, apenas cepas produtoras de KPC foram detectadas entre os isolados estudados, cuja prevalência foi de 4%. Entre os produtores de KPC, foram identificadas espécies de E. cloacae, K. pneumoniae, S. marcescens e K. georgiana, provenientes de quatro hospitais distintos. A análise por sequenciamento revelou que todos foram produtores da enzima KPC-2. Quanto ao perfil de sensibilidade, a maioria foi altamente resistente aos β-lactâmicos e às quinolonas, enquanto que, amicacina e polimixima foram os antibióticos mais efetivos contra os isolados in vitro. Dois grupos clonais foram evidenciados entre os isolados de E. cloacae e S. marcescens e quatro entre os isolados de K. pneumoniae, na análise por PFGE. Com relação ao contexto genético que envolve o blaKPC-2, apenas uma caracterização parcial foi possível, evidenciando uma plataforma alterada em relação ao ambiente genético clássico (Tn4401). A análise plasmidial dos produtores de KPC resultou em plasmídeos de tamanhos variáveis, evidenciando a maior prevalência de plasmídeos de ~20Kb no carreamento do gene. A análise também revelou que todos foram não- tipáveis pela técnica de PBRT. Com relação às metodologias fenotípicas utilizadas na detecção de KPC, o IPM apresentou melhor desempenho que o MEM na realização do teste de discos combinados com ácido borônico (AB), resultando em 100% de sensibilidade (SN) e 96.1% de especificidade (SP). A quantificação do Teste Modificado de Hodge (MHT), proposta neste trabalho, eliminou a subjetividade na sua interpretação e evidenciou um aumento considerável na SP do teste em relação à metodologia convencional. Em conclusão, nossos resultados confirmaramm a elevada plasticidade genética e os diversos fenótipos observados na família Enterobacteriaceae; contribuíram para o conhecimento da epidemiologia local de resistência aos carbapenêmicos e dos isolados produtores de KPC; bem como reforçaram o valor das metodologias fenotípicas como ferramenta capaz de discriminar os mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenêmicos. / The Enterobacteriaceae family includes important community and nosocomial pathogens frequently associated to multirresistance. Multidrug-resistant strains represent an important concern among hospitals and healthcare institutions around the world, due to the limited therapeutic options. In recent decades, the overall increase of strains producing inducible β-lactamases and extended spectrum β-lactamases (ESBL) has lead to the use of carbapenems as the first option for the treatment of serious infections. However, the carbapenem resistance has been considered a public health problem in many countries and the production of the enzyme Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) has been described as the major resistance mechanism to carbapenems in this family. Whereas only sporadic reports of KPC-producing strains have been reported in Rio Grande do Sul (RS), in contrast to the situation in many Brazilian states, this study aimed to establish the prevalence of KPC among isolates with reduced susceptibility to carbapenems from 11 disctinct hospitals of RS, promote the molecular characterization of these isolates, as well as evaluate the main phenotypic methods used for KPC detection. Significant differences were observed among the susceptibility profiles of imipenem (IPM) and meropenem (MEM), when compared to ertapenem (ERT): less than 10% of the isolates were classified as susceptible to ERT compared to over 73% to IPM and MEM. Our results demonstrated that the reduced susceptibility to carbapenems, was mainly due to the production of AmpC β-lactamases and ESBL, instead of true carbapenemases. Regarding the major carbapenemases found in Enterobacteriaceae, only KPC was detected among the isolates studied, at a prevalence of 4%. KPC producers included the species E. cloacae, K. pneumoniae, S. marcescens and K. georgiana, from four different hospitals. The sequencing analysis demonstrated that all of them were KPC-2 producers. According to the susceptibility profile, most were highly resistant to β-lactams and quinolones, whereas polymyxin and amikacin were the most effective drugs in vitro. Two clonal groups were detected among isolates of E. cloacae and S. marcescens and four among isolates of K. pneumoniae, by PFGE analysis. Only a partial characterization of the genetic context that involves the blaKPC-2 gene was possible for these isolates, indicating an altered platform compared to the classic genetic environment (Tn4401). The plasmid analysis indicated plasmids of variable sizes, with a higher prevalence of those of ~ 20Kb involved with the blaKPC-2 gene. The analysis also showed that all of them were non-typable by PBRT technique. With respect to the phenotypic methods used for KPC detection, IPM proved to present a better performance than MEM in the combined-disc test with boronic acid (AB), resulting in 100% of sensitivity (SN) and 96.1% of specificity (SP). The quantification of Modified Hodge Test (MHT), proposed in this study, eliminated the subjectivity of this test leading to a considerable increase in the SP of the test compared to the conventional methodology. In conclusion, our results confirmed the high genetic plasticity and the distinct phenotypes observed in the Enterobacteriaceae family; contributed to the knowledge of the local epidemiology of carbapenem resistance and for KPC-producing isolates; as well as reinforced the use of phenotypic methods as an useful tool able to discriminate the mechanisms involved in carbapenem resistance.

As enterobactérias são importantes pátogenos comunitários e hospitalares e o aparecimento cada vez mais frequente de cepas multirresistentes tem sido motivo de preocupação em hospitais e instituições de saúde por todo o mundo, devido às opções terapêuticas restritas. Nas últimas décadas, o aumento global de cepas produtoras de β-lactamases plasmidiais induzíveis e β-lactamases de espectro estendido (ESBL), fizeram com que os carbapenêmicos fossem considerados a primeira opção para o tratamento de infecções graves. No entanto, a resistência aos carbapenêmicos já é considerada um problema de saúde pública em diversos países e a produção da enzima Klebsiella pneumoniae Carbapenemase (KPC) tem sido descrita como o principal mecanismo de resistência a esta classe de antibióticos na família Enterobacteriaceae. Considerando que apenas relatos esporádicos de cepas produtoras de KPC têm sido reportados no Rio Grande do Sul (RS), em contraste à situação de muitos estados brasileiros, este estudo teve por objetivo estabelecer a prevalência de KPC entre isolados com reduzida sensibilidade aos carbapenêmicos provenientes de 11 hospitais do RS, promover a caracterização molecular destes isolados, bem como avaliar as principais metodologias fenotípicas utilizadas na sua detecção. Diferenças significativas foram observadas entre os perfis de sensibilidade a imipenem (IPM) e meropenem (MEM), quando comparados ao de ertapenem (ERT), sendo que para este último menos de 10% dos isolados foram considerados sensíveis em comparação a mais de 73% para os dois primeiros. Nossos resultados também demonstraram que a redução de sensibilidade aos carbapenêmicos esteve associada à produção de β-lactamases do tipo AmpC e ESBL, em detrimento de carbapenemases. Dentre as principais carbapenemases encontradas em enterobactérias, apenas cepas produtoras de KPC foram detectadas entre os isolados estudados, cuja prevalência foi de 4%. Entre os produtores de KPC, foram identificadas espécies de E. cloacae, K. pneumoniae, S. marcescens e K. georgiana, provenientes de quatro hospitais distintos. A análise por sequenciamento revelou que todos foram produtores da enzima KPC-2. Quanto ao perfil de sensibilidade, a maioria foi altamente resistente aos β-lactâmicos e às quinolonas, enquanto que, amicacina e polimixima foram os antibióticos mais efetivos contra os isolados in vitro. Dois grupos clonais foram evidenciados entre os isolados de E. cloacae e S. marcescens e quatro entre os isolados de K. pneumoniae, na análise por PFGE. Com relação ao contexto genético que envolve o blaKPC-2, apenas uma caracterização parcial foi possível, evidenciando uma plataforma alterada em relação ao ambiente genético clássico (Tn4401). A análise plasmidial dos produtores de KPC resultou em plasmídeos de tamanhos variáveis, evidenciando a maior prevalência de plasmídeos de ~20Kb no carreamento do gene. A análise também revelou que todos foram não- tipáveis pela técnica de PBRT. Com relação às metodologias fenotípicas utilizadas na detecção de KPC, o IPM apresentou melhor desempenho que o MEM na realização do teste de discos combinados com ácido borônico (AB), resultando em 100% de sensibilidade (SN) e 96.1% de especificidade (SP). A quantificação do Teste Modificado de Hodge (MHT), proposta neste trabalho, eliminou a subjetividade na sua interpretação e evidenciou um aumento considerável na SP do teste em relação à metodologia convencional. Em conclusão, nossos resultados confirmaramm a elevada plasticidade genética e os diversos fenótipos observados na família Enterobacteriaceae; contribuíram para o conhecimento da epidemiologia local de resistência aos carbapenêmicos e dos isolados produtores de KPC; bem como reforçaram o valor das metodologias fenotípicas como ferramenta capaz de discriminar os mecanismos envolvidos na resistência aos carbapenêmicos. / The Enterobacteriaceae family includes important community and nosocomial pathogens frequently associated to multirresistance. Multidrug-resistant strains represent an important concern among hospitals and healthcare institutions around the world, due to the limited therapeutic options. In recent decades, the overall increase of strains producing inducible β-lactamases and extended spectrum β-lactamases (ESBL) has lead to the use of carbapenems as the first option for the treatment of serious infections. However, the carbapenem resistance has been considered a public health problem in many countries and the production of the enzyme Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) has been described as the major resistance mechanism to carbapenems in this family. Whereas only sporadic reports of KPC-producing strains have been reported in Rio Grande do Sul (RS), in contrast to the situation in many Brazilian states, this study aimed to establish the prevalence of KPC among isolates with reduced susceptibility to carbapenems from 11 disctinct hospitals of RS, promote the molecular characterization of these isolates, as well as evaluate the main phenotypic methods used for KPC detection. Significant differences were observed among the susceptibility profiles of imipenem (IPM) and meropenem (MEM), when compared to ertapenem (ERT): less than 10% of the isolates were classified as susceptible to ERT compared to over 73% to IPM and MEM. Our results demonstrated that the reduced susceptibility to carbapenems, was mainly due to the production of AmpC β-lactamases and ESBL, instead of true carbapenemases. Regarding the major carbapenemases found in Enterobacteriaceae, only KPC was detected among the isolates studied, at a prevalence of 4%. KPC producers included the species E. cloacae, K. pneumoniae, S. marcescens and K. georgiana, from four different hospitals. The sequencing analysis demonstrated that all of them were KPC-2 producers. According to the susceptibility profile, most were highly resistant to β-lactams and quinolones, whereas polymyxin and amikacin were the most effective drugs in vitro. Two clonal groups were detected among isolates of E. cloacae and S. marcescens and four among isolates of K. pneumoniae, by PFGE analysis. Only a partial characterization of the genetic context that involves the blaKPC-2 gene was possible for these isolates, indicating an altered platform compared to the classic genetic environment (Tn4401). The plasmid analysis indicated plasmids of variable sizes, with a higher prevalence of those of ~ 20Kb involved with the blaKPC-2 gene. The analysis also showed that all of them were non-typable by PBRT technique. With respect to the phenotypic methods used for KPC detection, IPM proved to present a better performance than MEM in the combined-disc test with boronic acid (AB), resulting in 100% of sensitivity (SN) and 96.1% of specificity (SP). The quantification of Modified Hodge Test (MHT), proposed in this study, eliminated the subjectivity of this test leading to a considerable increase in the SP of the test compared to the conventional methodology. In conclusion, our results confirmed the high genetic plasticity and the distinct phenotypes observed in the Enterobacteriaceae family; contributed to the knowledge of the local epidemiology of carbapenem resistance and for KPC-producing isolates; as well as reinforced the use of phenotypic methods as an useful tool able to discriminate the mechanisms involved in carbapenem resistance.

Realizamos um estudo de corte transversal para investigar os fatores de risco para colonização de recém-nascidos por Klebsiella pneumoniae produtora de betalactamase de espectro estendido durante surto em unidade neonatal de risco intermediário. O surto se deveu à colonização crônica de profissional de saúde portadora de onicomicose. Cento e vinte recém-nascidos internados na unidade neonatal durante um período de três meses foram rastreados para colonização por Klebsiella pneumoniae produtora de ESBL através de cultura de swab retal, sendo detectados 27 colonizados. A análise multivariada mostrou que a colonização se associou de forma independente ao uso prévio de antimicrobianos e à ausência de aleitamento materno. Os antimicrobianos mais utilizados foram penicilina e amicacina. Uso prévio de antimicrobianos apresentou odds ratio (OR) igual a 12,3 [intervalo de 95% de confiança (IC): 3,66-41,2, P<0,001]. Aleitamento materno foi associado à redução do risco de colonização (OR: 0,22; IC95%: 0,05-0,99; P=0,049). Nove isolados recuperados no primeiro estágio do surto e 27 isolados de culturas de rastreamento foram posteriormente tipadas por eletroforese em gel de campo pulsado, revelando seis apresentações distintas (A a F). No primeiro estágio do surto ocorreram os clones A, C e E, enquanto entre os 27 isolados das culturas de rastreamento os seis clones foram identificados. O clone A também foi identificado nas mãos de técnica de enfermagem portadora de onicomicose. Pudemos concluir que uso prévio de antimicrobianos predispôs à colonização. O possível efeito do aleitamento materno como fator protetor deve ser mais bem investigado. A detecção de diferentes genótipos de K. pneumoniae sugere que a disseminação de elementos móveis portando o gene ESBL tenha se superposto à simples disseminação de um clone durante o surto / We describe a cross-sectional survey to identify risk factors for colonisation of neonates by extended-spectrum beta-lactamase producing Klebsiella pneumoniae. This occurred following exposure to a colonised healthcare worker during an outbreak in an intermediate-risk neonatal unit. In total, 120 neonates admitted consecutively during a three-month period were screened for ESBL-producing K. pneumoniae by rectal swabbing and 27 were identified as colonised. Multivariate analysis showed colonisation to be independently associated with use of antibiotics and absence of breastfeeding. Previous use of antibiotics presented an odds ratio (OR) of 12,3 [95% confidence interval (CI): 3,66-41,2, P<0,001]. The most commonly used antibiotics were penicillin and amikacin. Breastfeeding was associated with reduced risk for colonisation (OR: 0,22; 95% CI: 0,05-0,99; P=0,049). Nine isolates recovered during the first stage of the outbreak and 27 isolates from surveillance cultures were typed thereafter by pulsed-field gel electrophoresis, revealing six different profiles (A - F). Clones A, C, and E were implicated in the first stage of the outbreak, whereas among the 27 strains recovered from surveillance cultures, all six clones were identified. Clone A was also found on the hand of a nursing auxiliary with onychomycosis. We concluded that prior antimicrobial use predisposed to colonisation. The possible role of breastfeeding as a protective factor needs to be further elucidated. Detection of different genotypes of ESBL-producing K. pneumoniae suggests that dissemination of mobile genetic elements bearing the ESBL gene may have been superimposed on the simple dissemination of a clone during the outbreak