KLEBSIELLA PNEUMONIAE SUŞLARINDA OXA-48 VE ALT TÜREVLERİNİN ARAŞTIRILMASI VE FENOTİPİK YANSIMA

Abstract

Hastane enfeksiyonları içinde karbapenem dirençli Gram negatif bakterilerin etken olduğu enfeksiyonların sayısı giderek artmaktadır. Bu bakteriler genellikle diğer grup antibiyotiklere de dirençli olduklarından dolayı sağlık için ciddi bir tehdit oluşturmaktadırlar. Çalışmada çeşitli klinik örneklerden izole edilen Klebsiella pneumoniae izolatlarında OXA-48 ve alt türevlerinde karbapenemaz direncinin fenotipik ve genotipik yöntemlerle belirlenmesi ve direnç gözlenmeyen izolatlarda genotipik olarak OXA-48 gen bölgesinin var olup olmadığının araştırılması hedeflenmiştir. Çalışmaya Mart 2015-Mart 2016 yılları arasında polikliniklere başvuran veya çeşitli servis ve yoğun bakım ünitelerinde tedavi gören hastalardan izole edilen 127 K.pneumoniae izolatı dâhil edilmiştir. BD Phoenix otomatize sistemiyle identifikasyonu ve antibiyogramı yapılan izolatların antibiyotiklere duyarlılıkları Kirby-Bauer disk difüzyon yöntemiyle de tespit edilmiştir. OXA-48 tipi enzimlerin varlığını gösterdiği kabul edilen temosilin diski ile fenotipik olarak direnç varlığına bakılmıştır. Tüm izolatlarda “in-house” polimeraz zincir reaksiyonu (PZR) ile OXA-48 tipi enzimin varlığı araştırılmış ve pozitif saptanan izolatlara DNA dizi analizi yapılarak OXA-48 varyant varlığına bakılmıştır. Karbapenem direnç oranı % 35 ve GSBL pozitifliği ise % 46 olarak tespit edilmiştir. Temosilin disk yönteminin K.pneumoniae suşlarında OXA-48 gen varlığını saptamadaki duyarlılığı % 88; özgüllüğü % 89 olarak bulunmuştur. OXA-48 varlığına bağlı gelişen karbapenem direncini saptamada duyarlılık ve özgüllük dengesi için en iyi karbapenemin ertapenem olduğu gözlenmiştir. Otomatize sistemle karbapenemlere dirençli olarak tespit edilen K.pneumoniae izolatlarında blaOXA-48 gen bölgesi varlığı % 80 bulunmuştur. OXA-48 pozitif olarak saptadığımız 42 izolatta yapılan DNA dizi analizi ile elde edilen tüm dizilerin OXA-48 olduğu ve diziler içinde varyant OXA-48 geni bulunmadığı tespit edilmiştir. Genotipik olarak OXA-48 gen bölgesine sahip üç izolatta direncin fenotipik olarak yansımasının doğrudan doğruya ortaya çıkmadığı gözlenmiştir. Karbapenemlere dirençli K.pneumoniae izolatlarındaki blaOXA-48 gen bölgesi varlığı yaygındır. Bunun yanında OXA-48 gen bölgesine sahip bazı izolatlarda direncin fenotipik olarak yansımasının hemen ortaya çıkmaması nedeniyle tedaviye rağmen iyileşmeyen hastalarda bu tip izolatların olabileceği akılda tutulmalıdır

Keywords

• fenotipik yansıma
• karbapenem
• K.pneumoniae
• OXA-48

The Investigation of OXA-48 and Sub-Derivatives in Klebsiella pneumoniae Strains and Phenotypic Reflection

Abstract

The number of infections caused by carbapenem-resistant Gram negative bacteria is increasing among nosocomial infections. These bacteria are a serious threat to health because they are usually resistant to other antibiotics. This study was aimed to determine the carbapenemase resistance of OXA-48 and its subderivatives in Klebsiella pneumoniae isolates isolated from various clinical samples by phenotypic and genotypic methods and to investigate the presence of OXA-48 gene region genotypically in isolates without resistance. A total of 127 K.pneumoniae strains isolated from patients treated in various clinics and intensive care units were included in this study from March 2015 to March 2016. The isolates were identified and susceptibilities were tested using BD Phoenix automated system and also with Kirby-Bauer disk diffusion method. The presence of resistance was examined phenotypically with the disk of temosillin, which is considered to indicate the presence of OXA-48 type enzymes. The presence of OXA-48 type enzyme was investigated by “in-house” polymerase chain reaction (PCR) in all isolates and the presence of OXA-48 variant was investigated by DNA sequencing analysis on positive isolates. Carbapenem resistance rate was 35 % and ESBL positivity was determined as 46 %. The sensitivity of temocillin disk method in the identification of OXA-48 gene presence in K. pneumoniae strains was found to be 88 %, and specificity 89 %. Ertapenem was the best carbapenem with sensitivity and specificity balance to detect carbapenem resistance caused by OXA-48. The presence of blaOXA-48 gene region was 80 % in K. pneumoniae isolates detected as resistant to carbapenems by an automated system. All sequences obtained by DNA sequence analysis of 42 OXA-48 positive isolates were OXA-48 and there was no variant OXA-48 gene among the sequences. It was observed that the phenotypic reflection of resistance did not occur immediately in three isolates genotypically having OXA-48 gene region. The presence of blaOXA-48 gene region in carbapenems-resistant K.pneumoniae isolates is common. In addition, in some isolates having OXA-48 gene region, should be kept in mind in patients who do not recover despite treatment, due to phenotypic reflection of resistance does not occur immediately.

Keywords

• carbapenem
• K.pneumoniae
• OXA-48
• phenotypic reflection

References

1. Bush K and Jacoby GA. Updated functional classification of β-lactamases. Antimicrob Agents Chemother. 2010;54(3):969-76. https://doi.org/10.1128/AAC.01009-09
2. Carrër A, Poirel L, Yilmaz M, et al. Spread of OXA-48- encoding plasmid in Turkey and beyond. Antimicrob Agents Chemother. 2010;54(3):1369-73. https://doi.org/10.1128/AAC.01312-09
3. Cuzon G, Naas T, Bogaerts P, Glupczynski Y, Huang TD, Nordmann P. Plasmid-encoded carbapenemhydrolyzing β-lactamase OXA-48 in an imipenemsusceptible Klebsiella pneumoniae strain from Belgium. Antimicrob Agents Chemother 2008;52(9):3463-4. https://doi.org/10.1128/AAC.00543-08
4. Çakar A, Akyön Y, Gür D ve ark. Türkiye’de 2014 yılı içinde izole edilen karbapeneme dirençli Escherichia coli ve Klebsiella pneumoniae izolatlarında karbapenemaz varlığının araştırılması. Mikrobiyol Bul. 2016;50(1):21-33. https://doi.org/10.5578/mb.10695
5. Doi Y, Paterson DL. Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae. Semin Respir Crit Care Med. 2015;36(01):74-84. https://doi.org/10.1055/s-0035-1544208
6. Ece G, Tunc E, Otlu B, et al. Detection of bla OXA-48 and clonal relationship in carbapenem resistant K.pneumoniae isolates at a tertiary care center in Western Turkey. J Infect Public Health. 2018;11(5):640-2. https://doi.org/10.1016/j.jiph.2018.04.003
7. Erdem F, Abulaila A, Aktas Z, et al. In vitro evaluation of double carbapenem and colistin combinations against OXA-48, NDM carbapenemase-producing colistin resistant Klebsiella pneumoniae strains. Antimicrob Resist Infect Control. 2020;9:70. https://doi.org/10.1186/s13756-020-00727-4
8. European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing. Breakpoint tables for interpretation of MICs and zone diameters. Version 5.0. 2015. Erişim adresi:[http://www.eucast.org] Erişim tarihi:01/06/2016.

9. Florian K, Stephan G, Martin K, et al. Comparison of Phenotypic Tests and an Immunochromatographic Assay and Development of a New Algorithm for Detection of OXA-48-like Carbapenemases. J Clin Microbiol. 2017;55(3):877-83. https://doi.org/10.1128/JCM.01929-16
10. Gülmez D, Woodford N, Palepou MF, et al. Carbapenemresistant Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae isolates from Turkey with OXA-48-like carbapenemases and outer membrane protein loss. Int J Antimicrob Agents. 2008;31(6):523-6. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2008.01.017
11. Haciseyitoglu D, Dokutan A, Abulaila A, et al. The First Enterobacter cloacae Co-Producing NDM and OXA-48 Carbapenemases and Interhospital Spread of OXA-48 and NDM-Producing Klebsiella pneumoniae in Turkey. Clin Lab. 2017;63(7):1213-22. https://doi.org/10.7754/Clin.Lab.2017.170120
12. Kahraman EP, Toptan H, Otlu B ve ark. Karbapenemaz üreten Klebsiella pneumoniae Suşlarında bla OXA-48 benzeri genlerin araştırılması. Mikrobiyol Bul. 2019;53(2):134-43. https://doi.org/10.5578/mb.67914
13. Kutlu HH, Us E, Tekeli A. Bir Üniversite Hastanesinde 2010-2014 yılları arasında izole edilen Enterobacteriacea türlerinin karbapenemaz genlerinin araştırılması ve moleküler epidemiyolojisinin belirlenmesi. Mikrobiyol Bul. 2018;52(1):1-12. https://doi.org/10.5578/mb.66156
14. Messaoudi A, Haenni M, Bouallègue O, et al. Dynamics and molecular features of OXA-48-like-producing Klebsiella pneumoniae lineages in a Tunisian hospital. J Glob Antimicrob Resist. 2020;20:87-93. https://doi.org/10.1016/j.jgar.2019.07.005
15. Monteiro J, Widen RH, Pignatari ACC, Kubasek C, Silbert S. Rapid detection of carbapenemase genes by multiplex real-time PCR. J Antimicrob Chemother. 2012;67(4):906-9. https://doi.org/10.1093/jac/dkr563
16. Nordmann P and Cornaglia G. Carbapenemaseproducing Enterobacteriaceae:a call for action! Clin Microbiol Infect. 2012;18(5):411-2. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2012.03795.x
17. Omnia A. Shaker, Howayda E. Gomaa, Shereen A. ElMasry, et al. Evaluation of Combined Use of Temocillin Disk and Mastdisks Inhibitor Combination Set Against Polymerase Chain Reaction for Detection of Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae. Open Access Maced J Med Sci. 2018;6(2):242-7. https://doi.org/10.3889/oamjms.2018.090
18. Ortega A, Sáez D, Bautista V, et al. Carbapenemaseproducing Escherichia coli is becoming more prevalent in Spain mainly because of the polyclonal dissemination of OXA-48. J Antimicrob Chemother. 2016;71(8):2131-8. https://doi.org/10.1093/jac/dkw148
19. Podschun R and Ullmann U. Klebsiella spp. As nosocomial pathogens:Epidemiology, taxonomy,typing methods, and pathogenicity factors. Clin Microbiol Rev. 1998;11(4):589-603. https://doi.org/10.1128/CMR.11.4.589
20. Poirel L, Naas T, Nordmann P. Diversity, epidemiology, and genetics of class D β-lactamases. Antimicrob Agents Chemother. 2010;54(1):24-38. https://doi.org/10.1128/AAC.01512-08
21. Potron A, Nordmann P, Poirel L. Characterization of OXA-204, a carbapenem-hydrolyzing class D β-lactamase from Klebsiella pneumoniae. Antimicrob Agents Chemother. 2013;57(1):633-6. https://doi.org/10.1128/AAC.01034-12
22. Teethaisong Y, Eumkeb G, Nakouti I, et al. A combined disc method with resazurin agar plate assay for early phenotypic screening of KPC, MBL and OXA-48 carbapenemases among Enterobacteriaceae. J Appl Microbiol. 2016;121(2):408-14. https://doi.org/10.1111/jam.13196
23. Temiz H, Özbek E, Vural DG, Özekinci T. Klebsiella izolatlarının antimikrobiyal direnç oranlarının değerlendirilmesi. J Appl Microbiol. 2016;121(2):408-14.
24. Wayne PA. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing. Clinical and Laboratory Standards Institute:CLSI Document M100-S25, (2015).
25. Zarakolu P, Eser OK, Aladag E, et al. Epidemiology of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae colonization:a surveillance study at a Turkish university hospital from 2009 to 2013. Diagn Microbiol Infect Dis. 2016;85(4):466-70. https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2016.05.012