Analysis of properties related to selection and survival in hospital environment of Klebsiella strains isolated from nosocomial outbreaks

Beata Mączyńska1 | Krzysztof Neumann1 | Adam Junka1 | Danuta Smutnicka1 | Anna Secewicz1 | Marzenna Bartoszewicz1 | Jadwiga Wójkowska-Mach2 | Alicja Sękowska3 | Eugenia Gospodarek3 | Krzysztof Burdynowski4

1 Katedra Mikrobiologii Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu
2 Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie
3 Katedra i Zakład Mikrobiologii Collegium Medicum im L. Rydgiera w Bydgoszczy Uniwersytetu im. M. Kopernika w Toruniu
4 Wojewódzkie Centrum Medyczne w Opolu

Beata Mączyńska Katedra Mikrobiologii Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, ul. Chałubińskiego 4, 50-368 Wrocław, Tel.: (71) 784 13 01, Fax: (71) 784 01 17

Wpłynęło: 26.02.2013

Zaakceptowano: 30.03.2013

DOI: dx.doi.org/10.15374/fz2013013

Forum Zakażeń 2013;4(2):77–97

Streszczenie: W ostatnich latach obserwuje się wzrost liczby zakażeń szpitalnych, wywoływanych przez wielolekooporne i wysoko wirulentne szczepy Klebsiella spp., które wyróżniają się ciężkim przebiegiem i wysokim odsetkiem śmiertelności, szczególnie w Oddziałach Neonatologii i Intensywnej Terapii. Także w Polsce pojawiły się nowe epidemiczne klony, zdolne do przetrwania i propagacji w środowisku szpitalnym oraz wywoływania ognisk epidemicznych, produkujące różnego rodzaju szerokozakresowe β-laktamazy, w tym najbardziej niebezpieczne – karbapenemazy typu KPC, NDM-1, MBL. Zdolności adhezyjne i wytwarzanie biofilmu na biomateriałach są także przyczyną groźnych dla życia zakażeń związanych ze sztuczną wentylacją oraz zakażeń krwi związanych z dostępem naczyniowym. Celem pracy było zbadanie: wrażliwości na antybiotyki i antyseptyki, wytwarzania szerokozakresowych enzymów oraz produkcji biofilmu u szczepów Klebsiella izolowanych z potwierdzonych lub podejrzewanych ognisk epidemicznych na oddziałach szpitalnych we Wrocławiu, Bydgoszczy, Krakowie i Opolu. Dokonano oceny wrażliwości szczepów na antybiotyki i antyseptyki oraz oznaczenia obecności enzymów ESBL, KPC, MBL i OXA-48. U 42 szczepów, których podobieństwo profili oporności sugerowało możliwość przynależności do epidemicznego klonu, wykonano ocenę pokrewieństwa z wykorzystaniem metody ERIC-PCR. Przeprowadzono badanie zdolności tworzenia biofilmu na powierzchni cewników. Metodą PCR w plazmidowym DNA oznaczono przynależność β-laktamaz ESBL do rodzin CTX-M, TEM i SHV. Badane szczepy wykazywały wysoką oporność na większość szerokozakresowych antybiotyków: cefalosporyny III i IV generacji, aztreonam, piperacylinę, aminoglikozydy, a w niektórych ośrodkach na fluorochinolony i karbapenemy. Wszystkie szczepy Klebsiella charakteryzowały się zdolnością do tworzenia biofilmu, a niektóre produkowały tę strukturę bardzo intensywnie. Większość badanych antyseptyków, w szczególności powidon jodu, odznaczało się stosunkowo niską skutecznością wobec utworzonego biofilmu Klebsiella. Wśród wykrytych enzymów ESBL dominowały β-laktamazy CTX-M. Ocena pokrewieństwa sugeruje istnienie epidemicznych klonów (w ośrodkach we Wrocławiu i w Bydgoszczy). W Opolu i Krakowie wśród szpitalnych szczepów Klebsiella nie stwierdzono obecności dominującego klonu, który dowodziłby istnienia ogniska epidemicznego.

Słowa kluczowe: biofilm, Klebsiella, ognisko epidemiczne, oporność na antybiotyki

Abstract: In recent years, the significant increase of nosocomial infections caused by multi-drug resistant and highly virulent Klebsiella pneumoniae strains is observed. These infections are associated with high mortality rate on Neonatological and Intensive Care Units, especially. New epidemic clones occurred in our country, associated with ability to persist and to propagate in nosocomial environment and to cause epidemic outbreaks. These strains are also able to produce various kinds of extended spectrum β-lactamases, including the most dangerous ones – KPC carbapenemases, NDM-1 and MBL. Adhesive properties and high ability to form biofilm observed in these strains are factor responsible for life-threatening infections related to mechanical ventilation and catheter – related blood infections. The aim of present paper was to investigate antibiotic and antiseptic resistance among Klebsiella strains isolated from confirmed or suspected nosocomial outbreaks from Wroclaw, Bydgoszcz, Krakow and Opole. Susceptibility to antibiotics and antiseptics and strains’ ability to produce extended spectrum antibiotics, ESBL, KPC, MBL, OXA-48 was investigated. Among 42 strains displaying similar resistance patterns and suspected to be epidemic clones, clonal relationship was assessed by means of ERIC-PCR method. Ability of strains to form biofilm on the catheters’ surface was investigated using method of quantitative cultures. By means of PCR method, genes encoding ESBL β-lactamases belonging to the CTX-M, TEM and SHV were detected on the plasmid DNA. Investigated strains displayed high resistance to majority of broad-spectrum antibiotics: cephalosporins of III and IV generation, aztreonam, piperacilin, aminoglycosides. Some strains were also resistant to fluoroquinolones and carbapenems. All Klebsiella strains were able to form biofilm and some of them were able to form this structure at very high level. Majority of used antiseptics, PVP-iodine, especially, displayed very low efficacy against investigated Klebsiella strains. Among detected ESBL enzymes, CTX-M β-lactamases prevailed. Estimation of clonal relationship suggests existence of epidemic clones in Wroclaw and Bydgoszcz. No dominating bacterial clone was detected among isolates from Krakow and Opole.

Key words: antibiotic resistance, biofilm, epidemic outbreak, Klebsiella

Evereth Publishing
Right Menu Icon

Udostępnij