β-laktamaser hos Gram-negative Nettundervisning Mikrobiologi 17.10.2013 Ørjan Samuelsen, Forsker Kompetansetjeneste for påvisning av antibiotikaresistens (K-res) Avd. for mikrobiologi og smittevern Universitetssykehuset Nord-Norge 9038 Tromsø Norge
AGENDA Klassifisering av β-laktamaser Ambler/molekylær klassifisering Funksjonell klassifisering Utvidet ESBL klassifisering ESBL A & ESBL CARBA Fokus på Enterobacteriaceae 2
Ambler: Sekvenslikhet Struktur KLASSIFISERING AV β-laktamaser - Molekylær klassifisering Serin-enzymer Metall-enzymer A C D B B1a B1b B2 B3 Ambler RP. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1980; Bush K. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 1995 3
KLASSIFISERING AV β-laktamaser - Funksjonell klassifisering Bush K and Jacoby GA. Antimicrob. Agents Chemother. 2010 4
KLASSIFISERING AV β-laktamaser - Utvidet ESBL definisjon β-laktamaser med aktivitet mot ekstendert-spektrum cefalosporiner og/eller karbapenemer Omfatter kun mobile/ervervet β-laktamaser Benyttes av NordicAST/AFA ESBL (ekstendert spektrum β-laktamase) ESBL A ESBL M ESBL CARBA ESBL M-C (pampc) ESBL M-D (OXA-ESBL) ESBL CARBA-A ESBL CARBA-B ESBL CARBA-D 5 Giske CG. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2009; Haldorsen BC og Samuelsen Ø. Bioingeniøren 2012
ESBL A Den klassiske ESBL β-laktamgruppe ESBL A Penicilliner 1-3. gen. cefalosporiner 4. gen. cefalosporiner ( ) Monobaktamer Karbapenemer - Inhiberes av klavulansyre og tazobaktam Eksempler: CTX-M, SHV-varianter, TEM-varianter, VEB, PER, GES,. 6
CTX-M: GLOBAL SPREDNING Hawkey PM. and Jones AM. J. Antimicrob. Chemother. 2009 7
E. coli 2000 K. pneumoniae 2000 2005 ESBL A E. coli MRSA 2005 2011 2011 8
ESBL A NORGE 2012: E. coli: 97,6% CTX-M-positive K. pneumoniae: 71,4% CTX-M-positive NORM/NORM.-VET 2003-2012 NORM/NORM.-VET 2012 NORM/NORM.-VET 2012 Haldorsen B. et al. Diagn. Microbiol. Infect. Dis. Accepted. 9
ESBL A -BÆRERSKAP ESBL A -bærerskapsrate i samfunnet Antall ESBL A -bærere i samfunnet Norge: Gasteroenteritt pasienter Ahus: 16,5% 1 Gravide: ~3% 2 10 Woerther PL. Clin. Microbiol. Rev. 2013; 1 Jakobsen SB. et al. ECCMID 2012; 2 Løhr I. et al. Upubliserte data.
LANGVARIG BÆRERSKAP (1) 41 pasienter m/påvist ESBL A -produserende E. coli ( travellers diarrhoea ) 3-8 mnd: ~15% kolonisert m/samme ESBL A -prod. E. coli ~10% kolonisert m/ulik ESBL A -prod. E. coli 1 tilfelle av spredning til ektefelle 3 år: ~5% kolonisert m/samme ESBL A - prod. E. coli 11
LANGVARIG BÆRERSKAP (2) 448 pasienter m/påvist ESBL A -produserende E. coli screenet ved gjeninnleggelse (>3mnd siden siste sykehusopphold): 40,2% kolonisert v/gjeninnleggelse 1år: 25,6% kolonisert 2år: 8,9% kolonisert Median time to clearance: 6,6 months (range 3,4 13,4) 12
BURDEN OG RISIKOFAKTORER - ESBL A Burden (byrde) E. coli ESBL A -positiv vs. ESBL A -negativ 1 : 2,5x økt mortalitet 5 dager lengre sykehusopphold Risikofaktorer - samfunnservervet UVI ESBL A -positiv E. coli/k. pneumoniae 2 : Utenlandsreise Asia, Midt-Østen eller Afrika (opp til 24mnd) Antibiotikabruk: Fluorokinoloner β-laktamer (unntatt mecillinam) Diabetes mellitus Rekreasjonssvømming i ferskvann 13 1 de Kraker MEA. J. Antimicrob. Chemother. 2011; 2 Søraas A. Plos One. 2013;
ESBL CARBA ESBL CARBA ESBL CARBA-A ESBL CARBA-B ESBL CARBA-D KPC (KPC) (KPC) VIM, NDM IMP, (GIM) VIM NDM, IMP, SPM NDM, (SIM) OXA-48-like OXA-23-like OXA-24, OXA-58 14
Eksempel Penicilliner 1 st, 2 nd gen. cefalosporiner 3 rd, 4 th gen. cefalosporiner Monobaktam Karbapenemer ESBL CARBA : AKTIVITETSSPEKTRUM β-laktam Inhibitorer ESBL CARBA Inhibited by: A D B KPCs + + + + + Borsyre (klavulansyre, tazobaktam) OXA-48-likes: + + -* -* + NaCl VIMs, NDMs, + + + - + EDTA/Dipikolinsyre * OXA-163 15
KPC (ESBL CARBA-A ) GLOBAL SPREDNING 39 stater K. pneumoniae dominerer Yigit H. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2001:45:1151-1161; Munoz-Price LS. et al. Lancet Infect. Dis. 2013:13:785-796; Glasner C. et al. Euro Surveill. 2013:18:pii=20525 16
KPC K. pneumoniae KLONAL SPREDNING ST258 komplekset (ST512, ST11) Poland: 97% ST258 (Baraniak A. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2011:55:5493-5499) Greece: 85% ST258 (Giakkoupi P. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2011:66:1510-1513) USA: ~70% ST258 (Kitchel B. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2009:53:3365-3370) China: 64% ST11 (Qi Y. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2011:66:307-312) Økende grad av diverse genetiske bakgrunner: ST14, ST21, ST37, ST45, ST101, ST228, ST234, ST257, ST259, ST277, ST327, ST340, ST376, ST384, ST388, ST437 etc.. Diverse plasmider IncF, IncL/M, IncN Tn4401 Cuzon C. et al. Emerg. Infect. Dis. 2010:16:1349-1356 Woodford N. et al. FEMS Microbiol. Rev. 2011:1-20 Carattoli A. et al. Int. J. Antimicrob. Agents 2013:303:298-304 17
OXA-48-like (ESBL CARBA-D ) 9 varianter: OXA-48, OXA-181, OXA-162, OXA-163*, OXA-204, OXA-232, OXA-244, OXA-245, OXA-247 Substrat Aktivitet Penicilliner + ES-Cefalosporiner -* Monobactamer -* Karbapenemer (+) Isolater med OXA-48 har ofte en ESBL A Poirel L. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2010:54: 24-38; Poirel L. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2012:67:1597-1606; Gomes S et al. Clin. Microbiol. Infect. 2013:19:E233-5; Oteo J. et al. J. Antimicrob. Chemother. 2013:68:317-321 18
SPREDNING AV OXA-48 Tyrkia 2001 Nordmann P. et al. Emerg. Infect. Dis. 2011:17:1791-1798; Glasner C. et al. Euro Surveill. 2013:18:pii=20525; Canton R. et al. Clin. Microbiol. Infect. 2012:18:413-431 19
OXA-48: KLONAL DIVERSITET 107 isolater 67 K. pneumoniae 24 E. coli K. pneumoniae E. coli ST101 ST15, ST395, ST147, ST45 ST38 Potron A. et al. Euro Surveill. 2013:18:pii=20549 20
OXA-48: KLONAL PLASMID SPREDNING bla OXA-48 Epidemisk ~62kb IncL/M plasmid Tn1999 92.5% IncL/M poxa-48 backbone Potron A. et al. Euro Surveill. 2013:18:pii=20549 Poirel L. et al. Antimicrob. Agents. Chemother. 2012:56:559-562 21
ESBL CARBA-B : Metallo-β-laktamaser (MBLs): VIM & NDM Ervervet ESBL CARBA-B : B1: VIM-1-39, IMP-1-45, NDM-1 10, GIM-1, SPM- 1, SIM-1, DIM-1, TMB-1 2, KHM-1, FIM-1 B2: Ingen ervervede ESBL CARBA-B identifisert. B3: AIM-1, SMB-1 Substrate Activity Penicilliner + ES-Cefalosporiner + Monobaktamer - Hemmes ikke av klavulansyre/tazobaktam Hemmes av metal-kelatorer (EDTA/DPA) Karbapenemer + www.lahey.org/studies Tzouvelekis LS. et al. Clin. Microbiol. Rev. 2012:25:682-707 Nordmann P. et al. Trends. Mol. Med. 2012:18:263-272 22
VIM Verona integron-encoded metallo-β-lactamase Italy 1997: P. aeruginosa Lauretti L. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 1999:43:1584-1590; Nordmann P. et al. Emerg. Infect. Dis. 2011:17:1791-1798; Glasner C. et al. Euro Surveill. 2013:18:pii=20525; Vatopoulos A. Euro Surveill. 2008:13:pii=8023; Zagorianou A. et al. Euro Surveill. 2012:17:pii=20088 23
VIM Verona integron-encoded metallo-β-lactamase Divers klonal spredning og plasmid-bakgrunner Greece: ST147 Hungary & Spain: ST15 Plasmid-typer: IncN, IncA/C, IncR, IncHI2, IncI1, IncW, IncF.. Hasan CM. et al. Clin. Microbiol. Infect. 2013:Epub.; Melegh S. et al. Clin. Microbiol. Infect. 2013:Epub; Sanchez-Romero I. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2012:56:420-427; Carattoli A. et al. Antimicrobial. Agents Chemother. 2009:53:2227-2238; Tzouvelekis LS. et al. Clin. Microbiol. Rev. 2012:25:682-707 24
NDM New Dehli Metallo-β-lactamase Sverige(India) 2008: K. pneumoniae Retrospektiv analyse: 2006 India Yong D. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2009:53:5046-5054; Kumarasamy K. et al. Lancet Infect. Dis. 2010:10:597-602; Walsh TR. et al. Lancet Infect. Dis. 2011:11:355-362; Castanheira M. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2011:55:1274-1278 25
NDM GLOBAL SPREDNING 2006-2013: >40 land 26 Johnson AP. et al. J. Med. Microbiol. 2013:62:499-513; Glasner C. et al. Euro Surveill. 2013:18:pii=20525
NDM Klonal diversitet & diverse plasmider Plasmider: IncF, IncA/C, IncL/M, IncH1, IncH3, IncX3, un-typable Genetisk structur: Poirel L. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2011:55:5403-5407; Giske CG. et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2012:56:2735-2738; Carattoli A. et al. Int. J. Antimicrob. Agents 2013:303:298-304; Tzouvelekis LS. et al. Clin. Microbiol. Rev. 2012:25:682-707 27
ESBL CARBA Enterobacteriacaeae NORGE 28
Forente Arabiske Emirater Sri Lanka Serbia Peru Bosnia Cuba Irak USA Italia Ghana Filippinene Marokko Kina Thailand India Pakistan Tyrkia Romania Spania Hellas Kypros Danmark 29
FERIE SUVENIRER Mann 64år. Innlagt privatsykehus 19 dager (Serbia) hjerneblødning/ craniotomy (x2) Innlagt sykehus/sykehjem 10 uker i Norge Suvenirer: MRSA: perineum, nese, hals VRE: perineum og urin (kateter) Multiresistente Gram-negative (perineum/urin): A. baumannii ESBL CARBA-D (OXA-23) P. mirabilis ESBL CARBA-B (NDM) + ESBL M-C (CMY) Citrobacter spp. ESBL CARBA-B (NDM) K. pneumoniae ESBL CARBA-B (NDM) K. pneumoniae ESBL A (CTX-M gr. 1) Flere episonder med klinisk sepsis (negative blodkulturer og sårprøver) Behandling: kombinasjon av bredspektrede antibiotika inkl. colistin + tigecyclin kurert 30
BEHANDLINGSALTERNATIVER? Penicilliner/cefalosporiner Karbapenemer Aminoglykosider Species ESBL-CARBA AMC TZP CXM CTX CAZ MEM ETP IPM GEN AMK TOB CST CIP TGC K. pneumoniae VIM-1 64 >256 >256 128 >256 2 2 8 2 2 4 0,5 >32 1 K. pneumoniae VIM-1 32 256 >256 192 >256 8 8 8 2 2 4 0,25 1 0,5 K. pneumoniae KPC-2 96 >256 >256 48 >256 8 16 4 2 48 24 8 >32 1,5 K. pneumoniae KPC-2 64 >256 >256 32 >256 8 16 2 2 64 16 16 >32 2 K. pneumoniae KPC-2 32 >256 >256 >32 >256 4 16 1,5 1,5 32 32 0,38 >32 1,5 K. pneumoniae KPC-2 64 >256 >256 48 >256 >32 12 32 1 16 16 0,5 >32 2 K. pneumoniae KPC-2 256 >256 >256 24 >256 4 16 2 1 32 16 0,75 >32 0,75 K. pneumoniae KPC-2 64 >256 >256 24 >256 4 8 1,5 2 64 16 6 >32 1,5 K. pneumoniae KPC-2 64 >256 >256 16 >256 4 8 1,5 0,25 2 0,5 0,5 >32 1,5 K. pneumoniae KPC-2 128 >256 >256 48 >256 32 32 32 1,5 32 16 4 32 1,5 K. pneumoniae KPC-2 48 >256 >256 12 32 2 4 1 0,36 2 0,75 0,5 0,064 0,5 E. coli NDM-1 32 >256 >256 >256 >256 0,5 3 3 >1024 >256 >256 1 >32 0,19 K. pneumoniae NDM-1 16 >256 >256 >256 >256 16 >32 4 >1024 >256 >1024 0,75 >32 6 K. pneumoniae KPC 64 >256 >256 32 >256 4 12 1,5 3 48 24 2 >32 2 K. pneumoniae KPC 64 >256 >256 32 >256 4 16 2 2 48 24 8 >32 2 E. cloacae KPC 192 192 >256 8 16 4 12 12 0,25 1,5 0,25 0,38 1,5 3 K. pneumoniae KPC 32 >256 >256 16 >256 2 3 2 8 3 12 0,38 >32 1,5 K. pneumoniae VIM 48 >256 >256 >256 >256 >32 >32 >32 1,5 24 24 0,75 >32 1 K. pneumoniae VIM 32 >256 >256 >256 >256 >32 >32 >32 1,5 24 24 1,5 >32 2 K. pneumoniae KPC >256 >256 >256 192 >256 >32 >32 12 3 64 48 1 >32 2 K. pneumoniae KPC >256 >256 >256 192 >256 >32 >32 32 2 32 24 12 >32 2 K. pneumoniae NDM-1+OXA-181 >256 >256 >256 >256 >256 >32 >32 >32 >1024 >256 >256 12 24 1 K. pneumoniae OXA-48 128 >256 >256 256 192 1 3 0,75 24 3 12 0,5 3 2 K. pneumoniae NDM 24 >256 >256 >256 >256 2 8 2 >1024 >256 512 24 >32 1,5 E. coli OXA-48 96 >256 >256 >256 >256 0,38 8 0,75 12 3 8 1 >32 1 K. pneumoniae KPC 48 >256 >256 24 128 2 12 3 0,25 8 0,5 0,38 >32 0,75 K. pneumoniae OXA-48 >256 >256 >256 >256 96 32 >32 >32 0,5 4 16 0,5 >32 3 K. pneumoniae NDM 64 >256 >256 >256 >256 32 >32 24 >1024 >256 >1024 0,38 >32 2 E. coli VIM 64 >256 >256 >256 >256 1 0,75 2 96 12 48 0,38 0,064 1 P. stuartii NDM >256 >256 >256 64 >256 16 2 32 512 >256 256 >256 8 4 P. mirabilis NDM 128 12 >256 256 256 1 0,19 12 12 >256 16 >256 4 16 E. coli NDM 24 192 >256 192 >256 2 4 2 0,5 3 1 0,75 0,25 0,25 K. pneumoniae VIM 12 256 >256 64 >256 0,5 2 2 2 4 12 0,5 12 4 E. coli NDM >256 256 >256 >256 >256 >32 >32 >32 48 16 32 0,38 >32 1 K. pneumoniae NDM 32 >256 >256 >256 >256 4 16 6 0,5 8 16 16 3 1,5 E. coli NDM 48 >256 >256 >256 >256 4 12 3 >1024 >256 >1024 0,75 >32 - Citrobacter sp (sedlakii) NDM 64 >256 >256 >256 >256 2 12 4 256 >256 256 0,25 >32 - K. pneumoniae NDM >256 >256 >256 >256 >256 4 12 2 48 32 96 0,19 0,75 0,75 K. pneumoniae KPC >256 >256 >256 48 >256 16 16 8 4 48 96 8 >32 2 E. coli OXA-48 >256 >256 >256 256 6 1 8 0,75 0,75 1,5 1,5 1,5 0,032 0,38 E. coli NDM >256 >256 >256 >256 >256 2 24 4 >1024 >256 >1024 1 >32 0,5 K. pneumoniae NDM >256 >256 >256 >256 >256 8 >32 4 64 16 64 1 >32 2 Resistent Intermediær Sensitiv 31
IDENTIFISERING AV ESBL CARBA - PRODUSERENDE Enterobacteriaceae Meropenem: Lappediffusjon: <25mm MIC: >0,12mg/L (Brytningspunkter: S 2 / R >8) β-laktamer (MIC mg/l) Ref. Species XL PP PTc FX XM TZ CT AT MP IP ETP 50700924 K. pneu. >256 >256 >256 2 8 0,25 0,5 0,02 0,25 1 1 XL: amoksillin-klavulanat; PP: piperacillin; PTc: piperacillin-tazobactam; FX: cefoxitin; XM: cefuroxime; TZ: ceftazidime; CT: cefotaxime; AT: aztreonam; MP: meropenem; IP: imipenem; ETP: ertapenem OXA-48 (ESBL CARBA-D ) 32
Takk for oppmerksomheten! Spørsmål? 33