Vankomycinresistente enterokokker (VRE) - hvorfor er de så suksessfulle i sykehuset? Kristin Hegstad SEM image E. faecium E155 (K-res)
Innhold De «tøffe» enterokokkene Suksessfulle sykehuskloner og mobile genetiske elementer VRE forekomst Glykopeptider og glykopeptidresistens Ekstra problematiske VRE; 1) Vancomycin Variable Enterokokker (VVE) 2) vanb med lavgradig resistens Pålitelighet hos fenotypiske metoder for deteksjon/ MIC bestemmelse ved lavgradig resistens
Enterokokkers opprinnelse MDR = Multidrug resistant MYA = Million years ago Lebreton 2017 Cell 169:1 13.
Arias 2012 Nat Rev Microbiol 16:266-78 Enterokokker (1) Gram+, del av normalflora i tarmen typisk < 0.1% av tarmmikrobiota hos mennesker Økende viktighet som sykehuspatogen Overlever i ekstreme miljøer ph, salt, temperaturer, kjemiske desinfeksjonsmidler E. faecium > 90 dager på sykehustøy og plastikk E. faecium kultur > 5 år uttørket i dyrkningskolbe Iboende resistens mot mange antimikrobielle midler cefalosporiner, sulfonamider, linkosamider, lave nivå av aminoglykosider og quinopristin-dalfopristin (E. faecalis) Erverver lett ny resistens ampicillin, høye nivå av aminoglykosider, vankomycin, linezolid, quinopristin-dalfopristin, daptomycin, tigecyklin Suksessfulle sykehuskloner
Enterokokker (2) Species som hovedsakelig forårsaker infeksjon E. faecalis > E. faecium Vankomycinresistente enterokokker (VRE) E. faecium Effekt av antibiotika på vekst av VRE i tarmen; lectin Arias 2012 Nat Rev Microbiol 16:266-78
E. faecium suksessfulle sykehuskloner Genomer > 25% større enn hos kommensale isolater Akkumulert resistensgener virulensgener mobile genetiske elementer Lebreton 2013. mbio 4:e00534-13
Hovedtyper av mobile genetiske elementer (MGE) hos enterokokker Kromosom Plasmider; sirkulære, selvreplikerende ekstrakromosomale DNA molekyler, kan kode for sin egen overføring ved konjugasjon Transposable elementer; DNA enhet som kan bevege seg innad i genomet, eks. Tn1546 vana transposon og IS elementer Integrative konjugative elementer (ICE); overførbare elementer som rekombinerer inn på genomet, eks. Dominerende type vanb ICE Tn1549/5382 som overføres fra anaerobflora til enterokokker vana transposon og vanb ICE ofte på konjugative plasmider
http://www.cdc.gov/drugresistance/pdf/ar-threats-2013-508.pdf
VRE: Europa 2016 n E. faecalis n E. faecium http://atlas.ecdc.europa.eu/public/index.aspx?instance=generalatlas
Norge: Resistente enterokokker infeksjoner og kolonisering Fylke 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Østfold 1-1 - - - 2 67 24 4 2 2 3 Akershus 1 1 1 1 1 1 1-2 7 23 10 22 Oslo - - - 1-1 13 4 2 13 8 24 54 Hedmark 2 - - 1 - - 1 - - - 2 1 2 Oppland 1 - - - - - 1 - - 1-3 1 Buskerud - - - - - 1-1 - 5 8 1 22 Vestfold - - 2-1 1-3 2 3 8 3 5 Telemark - - 1 - - - - - 1 - - 3 3 Aust-Agder 1-1 1 - - - - - - - 1 1 Vest-Agder - 2 - - 2 - - - 1-3 2 3 Rogaland 1 - - 1 1 3 16 2 7 5 1 4 45 Hordaland - 1-1 - 41 236 84 64 24 15 73 188 Sogn og Fjordane - - 1 - - 2 16 2 3 - - 2 24 Møre og Romsdal - - - - - 1 2 3 2 6 1 3 - Sør-Trøndelag 1 - - - - - 1 1 3 41 5 3 3 Nord-Trøndelag - - - - - - - - - 1 1 - - Nordland 2-1 - 1 - - 1 4-3 3 4 Troms - - - - - - - - 3-1 - 2 Finnmark - - - - - - - - - - - 2 2 Totalt 10 4 8 6 6 51 289 168 118 110 81 140 384 400 300 200 100 0 Antall tilfeller VRE/år 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Hovedsakelig vanb E. faecium Hovedsakelig vankomycin variable vana+ E. faecium K-res data + MSIS statistikk www.msis.no
AFA/NordicAST kliniske brytningspunkter for glykopeptider Vankomycin MIC R > 4 mg/l Sonediameter R < 12 mm Teikoplanin MIC R > 2 mg/l Sonediameter R < 16 mm 12 mm
VRE feno-/genotyper Resistens Ervervet Iboende Nivå Høy Lav til høy Høy Moderat Lav Lav Type VanA VanB VanM VanD VanE, VanG, VanL, VanN MIC mg/l: Vankomycin Teikoplanin 32 > 8 1 0,5-1 > 256 > 0,75 32 4-64 Uttrykk* I I K I/(K) K/I 6-32 0,5 Overførbar + + + + -/+ (VanG&N) - Distribusjon Ulike enterokokk species og S. aureus Ulike enterokokk species og ikkeenterokokk normalflora E. faecium Ulike enterokokk species og ikkeenterokokk normalflora E. faecalis/ E. faecium VanG også i ikkeenterokokk normalflora VanC 2-32 0,5-1 E. gallinarum og E. casseliflavus Ervervet vanc i noen E. faecalis og E. faecium * K konstitutivt, I induserbart Modifisert Tabell 2 fra Hegstad 2010 Clin Microbiol Infect 16:541-54
Glykopeptidantibiotika Vankomycin, teikoplanin Vankomycin Hemmer celleveggsyntesen Binder med høy affinitet til D-alanin-D-alanin peptidsidekjedens ende Resistens Binder dårligere til alternative peptidender Alternativ peptidoglycan peptidende Normal peptidoglycan peptidende Nicas 1997 Trends Microbiol 5:240-9
Endret target dårligere binding av glykopeptid
Problem 1: Vankomycin Variable Enterokokker (VVE) Har van gener men glykopeptidfølsom fenotype kan bli resistent når eksponert for glykopeptider terapisvikt Vanskelig å detektere med fenotypiske metoder Må ha gener essensielle for å lage resistens (vanha) men uttrykkes ikke som normalt ved induksjon
Peptidoglykan Vankomycin
Normal vana kluster induserbart uttrykk Peptidoglykan Promoter vanr vans vanh vana vanx vany vanz RNA polymerasen kan ikke binde til promoter i fravær av aktivator (fosforylert VanR)
Normal vana kluster induserbart uttrykk Peptidoglykan Vankomycin Promoter vanr vans vanh vana vanx vany vanz RNA polymerasen kan ikke binde til promoter i fravær av aktivator (fosforylert VanR)
Normal vana kluster induserbart uttrykk Vankomycin Peptidoglykan Aktivator/ fosforylert VanR Promoter vanr vans vanh vana vanx vany vanz RNA polymerasen kan ikke binde til promoter i fravær av aktivator (fosforylert VanR)
Normal vana kluster induserbart uttrykk Vankomycin Peptidoglykan Aktivator/ fosforylert VanR Promoter vanr vans +++ vanh vana vanx vany vanz RNA polymerasen kan binde til promoter i nærvær av aktivator (fosforylert VanR)
Normal vana kluster induserbart uttrykk Vankomycin Peptidoglykan Aktivator/ fosforylert VanR Promoter vankomycinresistens vanr vans +++ vanh vana vanx vany vanz Essensielle for resistens
VVE prevalens Ukjent Utbrudd i Kanada 2009- Utbrudd i Trøndelag 2013-2015 To initiale kliniske tilfeller Screenet over 15000 prøver med vana PCR Utbrudd Danmark 2016-2017 Sporadiske isolater Antall pasienter 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Vankomycinresistente enterokokker (VRE) i Trøndelag 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Mekanisme for VVE Trøndelag - gjenoppretting av funksjonell promoter vanr vans XAktivator/ fosforylert VanR Promoter vanh vana vanx vany vanz
Mekanisme for VVE Trøndelag - gjenoppretting av funksjonell promoter Blokkering av promoter oppheves Aktivator/ fosforylert VanR vankomycinresistens Promoter vanr vans +++ vanh vana vanx vany vanz
Problem 2: vanb VRE med lavgradig resistens Case 1 bakgrunn Janice et al.,unpublished
Case 1 - infeksjoner & antibiotikabehandling vanb+ E. faecium VA MIC 6 mg/l (R) vanb negative E. faecium VA MIC 1 mg/l (S) R S Ventilator-associated pneumonia Candida albicans septicemia Enterococcus faecium septicemia Acinetobacter sp. and Enterobacter sp. wound infections Bacteriodes sp. wound infections
Case 1 - sammenligning av E. faecium genomer Van Susceptible Van Resistant ST192 < 20 SNP forskjeller mellom genomene
Case 1 - vanb region Van Susceptible Van Susceptible Van Resistant Clostridium perfringens CP15 Clostridium Tn1549 vanb resistance cluster
Scenario - nydannelse av Case 1; VRE i pasienten Bredspektrede antibiotika + vankomycin Case 2; Anaerobe tarmbakterier med vanb E. faecium uten vanb vanb transposon plasmid Kromosom vanb+ E. faecium med lav MIC for vankomycin
VVE og vanb med vankomycin MIC underbrytningspunktet nye kriterier for melding av VRE til MSIS Enterokokker, vankomycinresistente smittebærertilstand eller infeksjoner Isolering av enterokokker med vankomycin MIC > 4 mg/l og påvist overførbar resistenstype (vana, vanb, vand, vane, vang, vanl, vanm eller vann) Isolering av enterokokker med påvist vana eller vanb gen (uavhengig av vankomycin MIC)
Pålitelighet fenotypiske tester vanb VRE med lavgradig vankomycinresistens Pålitelig Buljongfortynning - gullstandard Vankomycin agar screen (BHI med 6 mg/l vankomycin) Noe utfordrende EUCAST disk diffusjon krever større grad av erfaring - bedømmelse av sonekant - fuzzy eller skarp Høy grad av alvorlige feil (R kategorisert som S) Gradientstrips Vitek automatisert AST Noen vanb isolater viste MIC under klinisk brytningspunkt ved alle fenotypiske metoder Kan mutere til å bli resistente ved lengre eksponering for vankomycin Haldorsen et al., upublisert
Oppsummering Enterokokkenes egenskaper overlever og spres i sykehuset både i og utenfor pasienten erverver lett resistens mot antibiotika VRE kan være vanskelig å påvise fenotypisk vana vanb Vanligvis høygradig resistent mot vankomycin og teikoplanin VVE - van gener som ikke uttrykkes før etter genetisk endring Vankomycin MIC 1-256 mg/l og følsom for teikoplanin VRE kan nydannes i pasienten vanb erverves fra anaerobfloraen i tarmen lavgradig resistens rundt/under klinisk brytningspunkt