Burden of Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii Infection in Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii Infection in Hospitalized Patients in a Tertiary Care Hospital of Nepal

Introducere

Acinetobacter baumannii este un aerob, nefermentativ, gram-negativ, nonmotil, cocco-bacilar, care adăpostește o serie de factori de virulență eficienți.1 Organismul este capabil să supraviețuiască într-o gamă largă de condiții de mediu și persistă timp îndelungat pe suprafețe, ceea ce îl transformă într-o cauză frecventă de apariție a focarelor de infecție și a infecțiilor asociate asistenței medicale.2 Principala problemă cauzată de A. baumannii în mediul spitalicesc se referă în principal la pacienții grav bolnavi din unitățile de terapie intensivă (UTI), în special cei care necesită ventilație mecanică, și la pacienții cu plăgi sau arsuri. Infecțiile asociate cu A. baumannii includ pneumonia asociată ventilației, infecții ale pielii și ale țesuturilor moi, infecții ale plăgilor, infecții ale tractului urinar, meningită secundară și infecții ale fluxului sanguin.3

Acinetobacter baumannii a apărut ca un agent patogen nosocomial MDR semnificativ la nivel mondial și a fost raportat din ce în ce mai des în ultimul deceniu, probabil din cauza utilizării tot mai frecvente a antibioticelor cu spectru larg la pacienții spitalizați.4 Societatea Americană de Boli Infecțioase (ISDA) a declarat A. baumannii ca fiind unul dintre agenții patogeni cu „alertă roșie” care amenință în mare măsură utilitatea actualului nostru armament antibacterian.5 Numeroase studii au indicat o tendință de creștere a prevalenței A. baumannii MDR, dar ratele de rezistență pot varia foarte mult în funcție de fiecare spital, oraș sau țară în parte. Deoarece infecția cu Acinetobacter MDR apare de obicei la pacienții grav bolnavi, rata brută de mortalitate asociată este ridicată, variind de la 26% la 68%.6

A. baumannii multidrog-rezistent a dezvoltat rezistență la majoritatea antibioticelor disponibile, inclusiv la carbapeneme, care sunt medicamentele de elecție în tratamentul infecțiilor grave.7 Principalul mecanism de rezistență la β-lactame la A. baumannii corespunde pompelor de eflux, mutațiilor porinei și producerii de enzime β-lactamatice dobândite care hidrolizează β-lactamatele, și anume: clasa A (β-lactamaze cu spectru extins, ESBL), clasa B (metalo-β-lactamaze, MBL), ampicilinaza de clasă C (AmpC), precum și β-lactamazele de clasă D. Rezistența la carbapeneme datorată producției de MBL și de alte carbapenemaze are un potențial de diseminare rapidă în mediile spitalicești, deoarece este adesea mediată de plasmidă, iar detectarea timpurie a rezistenței la medicamente este necesară pentru selectarea adecvată a antibioticelor pentru tratarea infecțiilor cu A. baumannii la pacienții spitalizați și pentru inițierea unor măsuri eficiente de control al infecțiilor pentru a preveni diseminarea acestora în mediile spitalicești.8,9

Având în vedere punctele de vedere de mai sus, studiul a fost efectuat pe A. baumannii izolate de la pacienții spitalizați pentru a determina modelele de sensibilitate la antibiotice ale acestora, pentru a identifica tulpinile MDR și pentru a detecta diverse β-lactamaze în rândul izolatelor MDR.

Materiale și metode

Studiul de laborator a fost efectuat la Departamentul de microbiologie clinică, Tribhuvan University Teaching Hospital (TUTH), un centru de îngrijire terțiară din Nepal, din ianuarie 2017 până în decembrie 2017 (pe o perioadă de 12 luni). Toate probele clinice recoltate de la pacienții spitalizați suspectați de infecții reprezentând diferite situsuri corporale (spută, lavaj bronhoalveolar, aspirat endotraheal, puroi și probe de tampoane, diferite fluide corporale, urină, sânge, vârfuri de cateter etc.) au fost procesate în conformitate cu metodele microbiologice standard recomandate de American Society for Microbiology (ASM) pentru izolarea și identificarea lui A. baumannii.10

Testarea sensibilității la antibiotice (AST)

Sensibilitatea izolatelor de A. baumannii la diferite antibiotice a fost determinată prin metoda de difuzie pe disc Kirby-Bauer modificată pe agar Mueller-Hinton și interpretată conform procedurilor standard recomandate de Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI), Wayne, SUA.11 Profilul de sensibilitate la antibiotice al tuturor izolatelor de A. baumannii a fost determinat prin testarea față de ampicilină-sulbactam (10/10 μg), ceftazidimă (30 μg), gentamicină (10 μg), ciprofloxacină (5 μg), levofloxacină (5 μg), meropenem (10 μg) și imipenem (10 μg). Izolații care au fost rezistenți la cel puțin un antimicrobian din trei grupuri diferite de antibiotice menționate mai sus (adică, izolatele MDR) au fost, de asemenea, testate împotriva piperacilinei (100 μg), piperacilinei-tazobactam (100/10 μg), cefotaximă (30 μg), cefepime (30 μg), cotrimoxazol (25 μg), amikacină (30 μg), doxiciclină (30 μg), polimixină B (300 de unități) și sulfat de colistină (10 μg) de la HiMedia Laboratories, India.

Identificarea izolatelor MDR

Soldații de A. baumannii multidrog-rezistenți au fost identificați conform ghidurilor recomandate de Centrul European pentru Prevenirea și Controlul Bolilor (ECDC). Izolații nesensibili la cel puțin un agent antimicrobian din trei sau mai multe clase antimicrobiene au fost identificați ca fiind MDR.12

Detecția producătorilor de β-lactamaze cu spectru extins (ESBL)

Testul inițial de depistare a producției de ESBL a fost efectuat prin testarea cu discuri de ceftazidimă (CAZ, 30 μg) și cefotaximă (CTX, 30 μg). Izolații au fost considerați ca potențiali producători de ESBL atunci când zona de inhibiție (ZOI) a fost fie <18 mm pentru CAZ, fie <23 mm pentru CTX. Izolații care au fost suspectați ca producători de ESBL prin testul de screening au fost testați în continuare prin metoda discului combinat (CD) pentru confirmarea producției de ESBL, în care s-au utilizat CAZ și CTX singure și în combinație cu acid clavulanic. După incubare timp de 16-18 ore la 35±2°C, o creștere a ZOI de ≥5 mm pentru oricare dintre agenții antimicrobieni în combinație cu acidul clavulanic față de zona de inhibiție a acestuia atunci când a fost testat singur, a fost confirmată ca producător pozitiv de ESBL.11

Detecția producătorilor de β-lactamază AmpC

Acinetobacter baumannii care a produs o zonă de inhibiție <18 mm pentru discul de cefoxitină (CX, 30 μg) a fost testat pentru producția de β-lactamază AmpC. AmpC β-lactamaza AmpC a fost detectată prin testul discului AmpC. În cadrul acestei metode, tulpina indicatoare Escherichia coli sensibilă la cefoxitină (ATCC 25922) a fost inoculată pe o placă MHA standard pentru a forma o cultură de gazon și a fost plasat un disc de cefoxitină. O dischetă albă cu diametrul de 6 mm, umezită cu tampon Tris-EDTA, a fost inoculată cu câteva colonii de tulpină de test și plasată lângă discul de cefoxitină. Plăcile au fost incubate la 37°C peste noapte. După incubarea de peste noapte, o adâncitură în zona de inhibiție a cefoxitinei adiacentă discului care conținea tulpina de test a fost considerată pozitivă pentru producția de β-lactamază AmpC.13

Detecția producătorilor de metalo β-lactamază (MBL) și de carbapenemază Klebsiella pneumoniae (KPC)

Izolatele au fost supuse detectării producției de MBL și KPC atunci când sunt rezistente la meropenem (MEM, 10 μg). Metoda combinată a discului de meropenem a fost aplicată pentru detectarea și diferențierea MBL, KPC sau a coproducătorilor de KPC/MBL, așa cum a fost descrisă de Tsakris et al14 În acest test, au fost utilizate patru discuri; (a) MEM = un disc MEM simplu (10 μg), (b) MEM+EDTA = un disc MEM (10 μg) cu 292 μg de EDTA, (c) MEM+acid fenilboronic (PBA) = un disc MEM (10 μg) care conține 400 μg de PBA și (d) MEM+EDTA+PBA = un disc MEM (10 μg) cu 292 μg de EDTA și 400 μg de PBA. EDTA acționează ca un inhibitor al MBL, în timp ce PBA este un inhibitor al KPC. Testul a fost efectuat prin inocularea unui agar Mueller-Hinton cu organismul testat, așa cum se indică pentru metoda standard de difuzie, și s-au aplicat patru discuri. După o incubare de o noapte la 37°C, diametrul ZOI din jurul discurilor MEM+EDTA, MEM+PBA și MEM+EDTA+PBA a fost comparat cu cel din jurul discului de MEM simplu. S-a considerat că se produce MBL atunci când diametrul ZOI din jurul discurilor MEM+EDTA și MEM+EDTA+PBA a crescut cu ≥5 mm față de diametrul ZOI din jurul discului MEM singur. Producția de KPC a fost considerată atunci când diametrul ZOI în jurul discurilor MEM+PBA și MEM +EDTA +PBA a crescut cu ≥5 mm față de diametrul ZOI în jurul discului MEM singur. Coproducția enzimelor KPC și MBL a fost luată în considerare atunci când diametrul ZOI din jurul discurilor MEM+EDTA+PBA a crescut cu ≥5 mm față de diametrul ZOI din jurul discului MEM singur. Trebuie remarcat faptul că concentrația de PBA și EDTA utilizată în studiul de față nu a prezentat niciun efect detectabil asupra creșterii bacteriene.

Procesarea și analiza datelor

Datele privind datele demografice ale pacienților, specimenele, secțiile, profilurile antibacteriene, determinanții rezistenței au fost analizate cu ajutorul versiunii SPSS 16.0 și interpretate în funcție de distribuția de frecvență și procente.

Rezultate

În timpul perioadei de studiu, au fost izolați în total 177 de A. baumannii. Din totalul izolatelor de A. baumannii, cele mai multe dintre ele (N=161, 91,0%) au fost identificate ca fiind MDR.

Distribuția Acinetobacter baumannii MDR

Dintre cele 161 de izolate MDR, majoritatea (47.2%) au fost izolate din probele din tractul respirator (adică spută, lavaj bronhoalveolar și aspirat traheal), urmate de puroi și tampoane, fluide corporale, urină, sânge și cel mai puțin au fost din vârfurile de cateter (1,2%) (tabelul 1) (tabelul 1). Din totalul izolatelor MDR, 58,3% au fost izolate de la pacienți de sex masculin și 41,7% de la pacienți de sex feminin, cu un raport bărbat/femeie de 1,4. The highest number of isolates were from male patients with age group ≥65 years (14.9%) and the least number was isolated from a female patient with age group 49–64 years (5.0%) (Table 2). Similarly, the higher number of MDR isolates were isolated from ICU patients (49.6%) followed by surgical wards (19.9%) and medical wards (14.3%), while the lowest number from burn wards (1.9%) (Table 3).

Table 1 Distribution of MDR Acinetobacter baumannii in Various Clinical Specimens

Table 2 Distribution of MDR Acinetobacter baumannii by Gender and Age Group of Patients

Tabelul 3 Distribuția în funcție de secție a Acinetobacter baumannii MDR

Antibiograma Acinetobacter baumannii MDR

Profilul de sensibilitate la antibiotice arată că majoritatea izolatelor MDR au fost rezistente la majoritatea primelor…antibiotice de primă linie. Dintre acestea, toate izolatele au fost complet rezistente la piperacilină și cefotaxime. În mod similar, 99,4% au fost rezistente la ceftazidime și cefepime, 98,7% la cotrimoxazol, 95% la piperacilină-tazobactam și ciprofloxacină, 93,8% la gentamicină, 89,4% rezistente la ampicilină-sulbactam și meropenem. Doar 11,8%, 12,4%, 12,4%, 13,6% și 37,9% au fost sensibile la levofloxacină, imipenem, amikacină și, respectiv, doxiciclină. Toate izolatele MDR au fost complet sensibile doar la antibioticele de ultimă instanță, adică polimixina B și sulfatul de colistină (figura 1).

Figure 1 Percentage of antimicrobial resistance and sensitivity of MDR A. baumannii (N = 161).

ESBL, AmpC, MBL, and KPC Production in MDR Acinetobacter baumannii

In this study, the rate of β-lactamases production among MDR isolates was significantly high. MBL was the common β-lactamase detected among MDR A. baumannii (67.7%). ESBL was detected in 19.9%, AmpC in 38.5%, and KPC in 9.3% of MDR isolates. The co-production of different types of β-lactamases was also seen among some isolates. ESBL+AmpC co-producers were seen in 6.8%, ESBL+MBL co-producers in 5.0%, AmpC+MBL co-producers in 23.0% and MBL+KPC in 5.6% of MDR isolates (Table 4).

Table 4 β-Producția de lactamaze în rândul Acinetobacter baumannii MDR

Discuție

Acinetobacter baumannii este un agent patogen nosocomial important asociat cu o mare varietate de boli la pacienții spitalizați, în special în unitățile de terapie intensivă, impunând o provocare mai mare pentru managementul pacientului și controlul infecției. Apariția la nivel mondial a izolatelor de A. baumannii MDR este foarte îngrijorătoare.15

În studiul nostru, A. baumannii MDR a fost izolat frecvent din probele din tractul respirator (47,2%), urmat de puroi și tampoane (27,3%), fluide corporale (11,1%) și altele. Un studiu a fost realizat de Shrestha et al. în 201515 din același spital a raportat, de asemenea, 49,18% de A. baumannii MDR din probele din tractul respirator, iar Samawi et al16 din Qatar a raportat 48,9% A. baumannii din infecții ale tractului respirator. Datele demografice din studiul nostru au arătat o prevalență ridicată a infecțiilor la pacienții de sex masculin care au vârsta ≥65 de ani și o majoritate a izolatelor MDR proveneau de la pacienții din secțiile de terapie intensivă, deoarece această bacterie are o predilecție pentru grupele de vârstă mai mari și pacienții grav bolnavi din secțiile de terapie intensivă.

Rata de A. baumannii MDR în studiul nostru este de 91,0%, ceea ce este extrem de ridicat. De asemenea, în studiul realizat de Shrestha et al și Mishra et al, aproximativ 96% și, respectiv, 95% din A. baumannii au fost MDR.17,18 Această prevalență ridicată a A. baumannii MDR se poate datora șansei mari de diseminare a genei de rezistență și capacității lor de a se prezenta peste tot în mediul spitalicesc. Infecția cu A. baumannii cu un număr ridicat de izolate MDR ne-a alarmat, de asemenea, că este nevoie în continuare de un studiu amplu și de aplicarea de măsuri preventive pentru a reduce o astfel de amenințare de temut la pacienții spitalizați. În acest studiu, izolatele de A. baumannii multidrog-rezistente au fost găsite în mod semnificativ rezistente la grupurile de antibiotice carbapenemice, aminoglicozide și fluorochinolone. Aproape toate izolatele MDR au fost rezistente la piperacilină și cefalosporine, 93,8% rezistente la gentamicină și 89,4% la meropenem, ceea ce este mai mare decât cel raportat de Mishra et al18 din același spital (aproape 89% și 50% dintre izolate au fost rezistente la cefalosporine și, respectiv, la carbapenem). Un studiu efectuat de Xia et al. în China a demonstrat rezistența la carbapenem la 85% dintre izolate, ceea ce este aproape similar cu acest studiu.19 Programul MYSTIC (Meropenem Yearly Susceptibility Test Information Collection) din 2007 a demonstrat că 74,1% dintre izolate au fost sensibile la meropenem și 78,9% au fost sensibile la imipenem în Europa, în comparație cu sensibilități mult mai scăzute de 51,3% și 52,0% în mai multe țări asiatice.20,21 Rezultatul nostru privind rata de rezistență la amikacină a fost de 86%.3%, ceea ce este mai mare decât 54% în studiul anterior din același spital.18 Apariția tot mai frecventă a tulpinilor foarte rezistente la aminoglicozide reprezintă, de asemenea, un motiv de îngrijorare majoră. În acest studiu, 95,0% și 88,2% din A. baumannii MDR au fost rezistenți la ciprofloxacină și, respectiv, la levofloxacină. Rezistența la fluorochinolone este în creștere rapidă în izolatele clinice în ultimii ani, din cauza utilizării lor pe scară largă în medicina clinică ca agenți antimicrobieni cu spectru larg. În studiul nostru, polimixina B și sulfatul de colistină au avut un efect excelent împotriva A. baumannii MDR, deoarece niciunul dintre izolate nu a fost găsit rezistent la sulfatul de colistină și la polimixina B. Însă, în studiul lui Joseph et al22 și Al-Sweih et al23 , 20% și, respectiv, 12% din Acinetobacter spp. au prezentat rezistență la sulfatul de colistină. Cu toate acestea, studiul de față a arătat o rată ridicată de rezistență la antibiotice față de antibioticele utilizate în mod obișnuit și reprezintă un dezavantaj pentru sistemul de asistență medicală din țări precum Nepal, deoarece poate afecta foarte mult gestionarea pacienților. Acest lucru se poate datora utilizării intense a agenților antimicrobieni în spital, disponibilității ușoare și utilizării fără discernământ a acestor medicamente în afara spitalelor, iar multe antibiotice sunt disponibile fără prescripție medicală pentru automedicație. Dezvoltarea rezistenței la antibiotice este asociată cu o morbiditate și o mortalitate ridicată la pacienții spitalizați, în special în mediile de terapie intensivă.

Sensibilitatea scăzută a A. baumannii față de cefalosporinele de generația a treia și a patra ar putea fi atribuită producătorilor de ESBL sau de β-lactamaze AmpC sau unor alte mecanisme subiacente relevante. Acest studiu a arătat că 19,9% din A. baumannii MDR erau producători de ESBL. O rată similară de ESBL a fost găsită într-un studiu anterior realizat de Parajuli et al. la pacienții din USI.24 În studiul lui Mishra et al,18 doar 12,9% din Acinetobacter spp. au fost producători de ESBL. Într-un studiu indian25 , doar 7 % din izolatele de A. baumannii au fost producătoare de ESBL, în timp ce un alt studiu din India8 a documentat 29,9 % din Acinetobacter spp. ca fiind producătoare de ESBL. Studiile au demonstrat că prevalența ESBL variază de la o țară la alta și de la o instituție la alta, atât la izolatele nosocomiale, cât și la cele comunitare. Acest lucru poate fi atribuit obiceiurilor de prescriere a antibioticelor și prezenței agenților patogeni care adăpostesc genele pentru producerea de ESBL. Deși nu există orientări CLSI pentru detectarea producției de β-lactamaze AmpC, noi am urmat testul AmpC pe disc.13 În studiul de față, prevalența A. baumannii MDR care produce AmpC a fost de 35,6%. O prevalență aproape similară de Acinetobacter spp. producătoare de AmpC a fost raportată din același spital de către Parajuli et al24 Cu toate acestea, într-un studiu indian, a fost documentată o rată mai mare (56%) de A. baumannii producătoare de AmpC.26

Acinetobacter baumannii rezistent la carbapenem (CRAB) este inclusă în prioritatea 1 (adică, critică) a unei liste de priorități globale a bacteriilor rezistente la antibiotice pentru a ghida cercetarea, descoperirea și dezvoltarea de noi medicamente de către Organizația Mondială a Sănătății.27 Deși există diferite mecanisme de rezistență la carbapeneme, producerea enzimei carbapenemazelor este cel mai eficient mecanism.9 Apariția MBL-urilor la A. baumannii devine o provocare terapeutică, deoarece aceste enzime posedă o activitate hidrolitică ridicată care duce la degradarea cefalosporinelor și carbapenemelor de generație superioară. În plus, genele MBL mediate de plasmidă se răspândesc rapid la alte specii de bacili gram-negativi.28 Prin urmare, detectarea rapidă a producției de MBL este necesară pentru a modifica terapia și pentru a iniția un control eficient al infecției pentru a preveni diseminarea acestora. În studiul actual, izolatele producătoare de metale β-lactamază (MBL) au fost mai frecvente decât cele producătoare de ESBL și AmpC, 67,7% dintre A. baumannii MDR fiind producătoare de MBL. În Nepal, au fost efectuate puține studii privind prevalența MBL-urilor, Shrestha et al29 au raportat 47,2%, iar Parajuli et al24 au raportat 78,8% producători de MBL în Acinetobacter spp. din același spital. În studiul lui Dey și Bairy30 , MBL a fost raportat doar la 21,7% din Acinetobacter spp. Coexistența mai multor gene MBL în bacterii este o situație alarmantă. Deoarece genele MBL sunt asociate cu integroni care pot fi încorporați în transpozoni, care, la rândul lor, pot fi găzduiți pe plasmide, rezultând astfel un aparat genetic extrem de mobil, este probabil ca aceste gene să se răspândească în continuare în diferiți agenți patogeni. Acest studiu a încercat, de asemenea, să descopere izolatele producătoare de KPC, în care 9,5% A. baumannii MDR și unele dintre ele au fost, de asemenea, coproducătoare de enzime MBL. Deși nu a existat un singur articol privind detectarea KPC în Nepal, Parajuli et al24 au raportat recent specii de Acinetobacter producătoare de KPC la pacienți de la terapie intensivă. Majoritatea izolatelor producătoare de KPC au fost raportate din SUA, Grecia, China, Israel și Columbia.31 Printre carbapenemazele, KPC are o frecvență ridicată și a fost frecvent întâlnită la Klebsiella pneumonia.32 Printre izolatele producătoare de β-lactamaze, unele dintre acestea au fost, de asemenea, coproducătoare de diferite β-lactamaze, iar izolatele MDR care produc două tipuri diferite de β-lactamaze au prezentat un profil de rezistență ridicat. Răspândirea în ultimii ani a bacteriilor producătoare de carbapenemază în întreaga lume a fost considerată o amenințare majoră pentru sănătatea publică. După ce au apărut clonele rezistente la carbapenem, rămâne speranța de tratare a infecției cu A. baumannii MDR prin antibiotice potențial toxice în ultimă instanță, cum ar fi polimixina B și sulfatul de colistină.33

Studiul arată că infecția cu A. baumannii MDR este în creștere într-un ritm alarmant în spitalul nostru. Acum a devenit foarte important să controlăm această situație înainte ca ea să ia o formă mortală. Prin urmare, detectarea rapidă a determinanților rezistenței este necesară pentru a modifica terapia și pentru a iniția un control eficient al infecțiilor pentru a preveni diseminarea acestora.

Limitări

Nu am putut evalua factorii de risc și rezultatele infecțiilor cu A. baumannii MDR la pacienții spitalizați din cauza indisponibilității unor date suficiente de la pacienți. În plus, nu s-a determinat analiza genetică a fenotipurilor rezistente și a mecanismelor de rezistență la medicamente.

Concluzie

Din studiul de față reiese clar că infecțiile la pacienții spitalizați datorate A. baumannii MDR sunt frecvente. Rata de producție de MBL, ESBL și AmpC în rândul izolatelor MDR a crescut foarte mult, iar aceste bacterii pot duce la morbiditate și mortalitate ridicate, deoarece ne rămâne singura opțiune de a le trata cu antibiotice potențial toxice, cum ar fi sulfatul de colistină și polimixina B, iar aceasta este problema vexatorie pentru pacienții spitalizați. Recomandările stabilite, inclusiv detectarea adecvată a rezistenței la medicamente în cazul agenților patogeni, politicile de restricție antimicrobiană pentru a evita utilizarea excesivă a antibioticelor cu spectru larg, îmbunătățirea sistemelor de supraveghere a rezistenței și măsurile riguroase de control al infecțiilor vor contribui la controlul acestei situații.