Analysis of resistance mechanisms related to enterobacteria with decreased susceptibility to carbapenems isolated from a referral hospital in infectious diseases

 

Vanessa Caroline Randi Magalhães¹

Valéria Martins Soares²

 

 

¹Microbiologista. Superior em Farmácia e Bioquímica / Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG – Belo Horizonte-MG, Brasil.
²Setor de Microbiologia do Laboratório do Hospital Júlia Kubitschek da Fundação Hospitalar do Estado de Minas Gerais (FHEMIG) – Belo Horizonte-MG, Brasil.

Instituição: Hospital Eduardo de Menezes – Fundação Hospitalar do Estado de Minas Gerais (FHEMIG) – Belo Horizonte-MG, Brasil.

Conflito de interesses: Não há conflito de interesses

Recebido em 28/12/2017

Artigo aprovado em 06/11/2018

DOI: 10.21877/2448-3877.201800661

 

INTRODUÇÃO

A ausência de novos antibióticos contra as bactérias Gram-negativas e o surgimento de mecanismos de resistência que eliminam as opções terapêuticas disponíveis para o tratamento das doenças infecciosas causadas por enterobactérias são as causas de um grave problema de saúde pública no âmbito mundial.⁽¹⁾ Dentre os mecanismos de resistência aos carbapenêmicos, a produção de carba­penemases, seja por sua eficiência hidrolítica, pela codifi­cação por genes localizados em elementos genéticos móveis ou pela sua rápida disseminação, tem o impacto mais significativo na saúde humana.^(2,3)

As carbapenemases são b-lactamases que hidrolisam penicilinas, cefalosporinas, monobactâmicos e, em vários graus, carbapenêmicos (doripenem, ertapenem, imipenem e meropenem).⁽⁴⁾ Três grandes classes de carbapenemases são encontradas atualmente em enterobactérias no mundo inteiro: as metalo-b-lactamases, incluindo as NDM (New Delhi metallo-b-lactamases); as OXA-carbapenemases, sendo a OXA-48 a mais frequente em enterobactérias; e as carbapenemases do tipo KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase).⁽³⁾

As OXA-carbapenemases foram inicialmente identi­ficadas em isolado de Klebsiella pneumoniae na Turquia em 2001.⁽⁵⁾ Até o momento estão menos globalmente disseminadas, com circulação mais restrita ao Oriente Médio e alguns países europeus.^(2,5) O primeiro relato de KPC ocorreu na Carolina do Norte, nos Estados Unidos, em 1996. Hoje é endêmica nesse país e segue com crescentes casos nos últimos anos em todo o mundo. No Brasil, já foram reportados isolados em diversos gêneros e espécies bacterianas, o que evidencia a sua disseminação no país.^(6,7) Em 2008, no norte da Europa, a carbapenemase NDM-1 foi detectada em Klebsiella pneumoniae, isolada de uma paciente de origem indiana com infecção urinária.^(3,5) O continente indiano possui altas taxas de prevalência desta enzima. Os relatos de isolamento de NDM no Brasil são escassos, porém já foi reportada a detecção dessa carba­penemase em Providencia rettgeri, na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul,(8) além de cepas de Providencia rettgeri e Enterobacter cloacae produtoras de NDM em quatro diferentes hospitais localizados em duas cidades do estado do Rio de Janeiro.⁽⁹⁾

A redução da sensibilidade aos carbapenêmicos nas enterobactérias pode, no entanto, também ser causada por b-lactamases de espectro estendido (ESBL) ou enzimas AmpC, quando coexiste diminuição da permeabilidade devido à alteração ou redução da expressão de porinas.⁽¹⁰⁾

Neste contexto, considerando a relevância e os desafios impostos pelo tema, objetivou-se a análise dos mecanismos de resistência relacionados às enterobactérias com sensibilidade diminuída aos carbapenêmicos isoladas de pacientes hospitalizados no Hospital Eduardo de Menezes (HEM) da Fundação Hospitalar do Estado de Minas Gerais (FHEMIG), um hospital de referência para AIDS e outras doenças infecto-contagiosas, localizado em Belo Horizonte no estado de Minas Gerais, Brasil.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Trata-se de um estudo descritivo e retrospectivo no qual foram incluídas todas as cepas de enterobactérias com sensibilidade diminuída aos carbapenêmicos, isoladas de amostras clínicas no setor de Microbiologia do Laboratório de Análises Clínicas do HEM, no período de janeiro de 2015 a julho de 2017.

Os métodos manuais utilizados foram o método semiquantitativo de difusão em disco, também conhecido como método Kirby & Bauer, e a determinação da concentração inibitória mínima (CIM) por meio de fitas de Etest® (AB Biodisk, Solna, Suécia).

A detecção fenotípica de carbapenemases foi realizada de acordo com o documento anual do Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI)(11) e a Nota Técnica N°01/2013 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa).(3) O teste de sensibilidade para as enterobactérias isoladas de pacientes nosocomiais foi realizado testando-se simultaneamente os discos dos antibióticos ertapenem, imipenem e meropenem. Para bactérias do grupo CESP (Citrobacter freundii, Enterobacter spp., Serratia spp., Providencia spp., Morganella morganii e Hafnia alvei) foram considerados apenas os resultados de imipenem e mero­penem. Caso o isolado fosse sensível aos três carbape­nêmicos, o resultado era liberado como tal, não sendo necessário pesquisar os genes de resistências às carbape­nemases.

Os critérios interpretativos de susceptibilidade a estes carbapenêmicos utilizados para as enterobactérias são: diâmetro de halo de inibição £ 22 mm ou concentração inibitória mínima (CIM) ³ 2mg/mL para o imipenem e o mero­penem e diâmetro do halo de inibição £ 24 mm, ou CIM ³ 1mg/mL para o ertapenem. Os isolados bacterianos que apresentaram um dos critérios acima citados foram encaminhados para o laboratório de referência da Fundação Ezequiel Dias (FUNED) para a realização de PCR multiplex (Reação da Cadeia da Polimerase) para pesquisa dos genes que codificam as carbapenemases do tipo KPC, NDM e OXA-48.

A coleta de dados foi realizada a partir dos registros internos do setor de Microbiologia para as seguintes variáveis: gênero e espécie da bactéria isolada, amostra clínica, perfil de sensibilidade aos carbapenêmicos e amino­glico­sídeos e resultado do teste molecular. Os dados coletados foram analisados utilizando-se o programa de domínio público EpiInfoTM criado pelo CDC (Centers for Disease Control and Prevention).⁽¹²⁾

 

Considerações éticas

O trabalho foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Fundação Hospitalar do Estado de Minas Gerais, parecer técnico número 72363617.1.0000.5124 (CAAE).

 

RESULTADOS

No período do estudo, foram isoladas 48 cepas com sensibilidade diminuída aos carbapenêmicos, sendo que 38/48 (79,2%) eram produtoras de KPC, através de confirmação molecular, e 9/48 (18,7%) foram negativas para KPC, OXA e NDM. Nesse período, houve o isolamento de uma cepa de Klebsiella pneumoniae produtora de carbape­ne­mase do tipo NDM.

A Tabela 1 apresenta a prevalência das diferentes espécies de enterobactérias na amostra e a positividade para KPC e NDM.

 

Com relação ao sítio de isolamento, a maioria dessas 48 cepas foi isolada em amostras de urina (47,9%), seguidas pelo sangue (25%), aspirado traqueal (10%) e outras.

 

DISCUSSÃO

A resistência aos antimicrobianos é um desafio crescente à saúde humana no mundo. Esse estudo mostrou que a principal carbapenemase encontrada entre os isolados foi a KPC, confirmando a disseminação endêmica dessa enzima no Brasil e em outros países, sendo a carbapene­mase mais frequentemente observada desde a sua descrição inicial em 1999.⁽¹²⁾ No entanto, esse trabalho chama a atenção pelo isolamento de uma cepa de Klebsiella pneumoniae produtora de NDM. Não foram encontradas carbapenemases do tipo OXA-48.

O microrganismo predominante foi a Klebsiella pneumoniae, correspondendo a 83,3% dos isolados com sensibilidade diminuída aos carbapenêmicos. Apesar do papel de destaque da Klebsiella pneumoniae, com sua predisposição a causar infecções nosocomiais e a habilidade de acumular e transferir mecanismos de resistência, a disseminação para outras espécies é frequente e esse trabalho mostra o isolamento de KPC entre Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae e Klebsiella oxytoca na instituição. A transferência lateral de genes para KPC entre enterobactérias colonizantes do intestino é frequente.⁽¹³⁾

Após a sua descrição inicial, a metalo-b-lactamase NDM ganhou atenção pública devido à sua rápida disseminação mundial. Apesar de os relatos de isolados clínicos produtores de NDM serem escassos no Brasil, acredita-se que o isolamento dessas se tornem mais frequentes após a implementação da padronização das técnicas pela Anvisa.(3) Em nossa instituição, devido ao fácil acesso e à rapidez da liberação das técnicas moleculares pelo laboratório de referência (FUNED), optou-se pela triagem utilizando-se os halos de inibição por metodologia de disco-difusão e concentração inibitória mínima (CIM), não sendo utilizados os testes com inibidores e potenciadores para a detecção de carbapenemases (EDTA e ácido borônico).

O relato do primeiro isolamento de Klebsiella pneu­moniae produtora de carbapenemase do tipo NDM na instituição sinaliza a necessidade de que a vigilância da emergência de novos mecanismos de resistência seja constante e eficaz dentro das instituições de saúde, apontando uma oportunidade para controle da disseminação desse tipo de resistência no Brasil.⁽³⁾ Atenção especial é requerida quando são tratados pacientes com história recente de hospita­lização em outros locais, principalmente em países onde há prevalência de bactérias produtoras dessas enzimas.⁽¹³⁾ O movimento internacional de pacientes entre os países resultou na detecção de cepas de Klebsiella pneumoniae produtoras de NDM em diversos locais, inclusive no Brasil, no estado do Rio de Janeiro. Além disso, há relatos de pacientes que apenas viajaram a países como Índia, Paquistão e Bangladesh, o que pode indicar a aquisição comunitária de cepas produtoras de NDM pela ingestão de água ou alimento contaminado.⁽⁹⁾ A coexistência de NDM e outras carbapenemases em Klebsiella pneumoniae também já foi reportada em vários países e no Brasil, onde os autores mostraram a coprodução de duas importantes enzimas, KPC-2 e NDM-1.⁽¹⁴⁾

Em 09/48 (18,7%) não foi encontrada nenhuma carba­penemase. A redução da sensibilidade aos carbape­nêmicos nas enterobactérias pode também ser causada por b-lacta­mases de espectro estendido (ESBL) ou enzimas AmpC, quando coexiste diminuição da permeabilidade devido à alteração ou redução da expressão de porinas.⁽¹⁵⁾

As cepas analisadas foram isoladas principalmente em amostras de urina, seguida pelas amostras de sangue. Estudos mostram que a mortalidade de pacientes com infecções de corrente sanguínea por essas bactérias produtoras de carbapenemases é muito alta, principalmente em pacientes de unidades de terapia intensiva.⁽¹³⁾

As opções terapêuticas para essas cepas são limitadas, restando poucos antimicrobianos, como a colistina, aminoglicosídeos e tigeciclina. Observou-se que 16/48 (33,3%) e 10/48(22,7%) das cepas ainda guardavam sensibilidade a amicacina e gentamicina, respectivamente. Outras 16/48 (33,3%) e 2/48(4,5%) apresentaram sensibilidade intermediária a esses mesmos antimicrobianos. O perfil de sensibilidade a tigeciclina não foi avaliado, bem como para a polimixina, pois para a última droga a meto­dologia de disco-difusão e gradiente em ágar não são confiáveis para essa finalidade.

O presente estudo possui algumas limitações. Uma delas foi a ausência de coleta de dados clínicos e epide­miológicos dos pacientes para verificar possíveis fatores de risco associados à produção de carbapenemases. Por tratar-se de um estudo retrospectivo, não foi possível estudar a história clínica do paciente onde foi isolada a carbape­nemase do tipo NDM para verificar se houve viagem e internação em outros países. Ressalta-se que o Hospital Eduardo de Menezes é um hospital público de referência estadual em doenças infecto-contagiosas, recebendo muitas vezes pessoas de outros locais, principalmente quando há grandes eventos na cidade. Além disso, não foram incluídos isolados obtidos a partir de swabs retais para cultura de vigilância, pois o laboratório de referência, Fundação Ezequiel Dias (Funed), não analisa esse tipo de amostra proveniente de locais onde já houve confirmação anterior da detecção de KPC.

 

CONCLUSÃO

Nos últimos anos, enterobactérias resistentes aos carbapenêmicos têm sido cada vez mais reportadas em todo o mundo. Em particular, Klebsiella pneumoniae tem adquirido carbapenemases, reduzindo as opções de tratamento para infecções bacterianas. Esse estudo mostrou a detec­ção de dois tipos de carbapenemases de grande importância epidemiológica associadas a elementos genéticos móveis na instituição, reforçando a necessidade e a importância de uma vigilância constante para prevenir a disseminação dessas enzimas no ambiente hospitalar.

 

Agradecimentos

Incentivo Fapemig, por meio de bolsa no Programa de Capacitação de Recursos Humanos (PCRH).

 

Abstract

Objective: Among the mechanisms of resistance to carbapenems, the production of carbapenemases has the most significant impact on human health. This work aims to analyze resistance mechanisms related to enterobacteria with decreased susceptibility to carbapenems isolated at the Eduardo de Menezes Hospital of the Hospital Foundation of the State of Minas Gerais (FHEMIG), Brazil. Methods: This is a retrospective study of enterobacterial strains where there was phenotypic detection of probable production of carbapenemases and molecular analysis. Results: This study showed that the main carbapenemase found among the isolates was KPC, however, the isolation of an NDM-producing strain is noteworthy. Conclusion: The detection of carbapenemases encoded in mobile elements reinforces the need for constant epidemiological surveillance in the institution.

 

Keywords

Carbapenems; Enterobacteriaceae; Resistance

 

REFERÊNCIAS

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Correspondência

Vanessa Caroline Randi Magalhães

Hospital Eduardo de Menezes

Fundação Hospitalar do Estado de Minas Gerais

Rua Doutor Cristiano Resende, 2213, Bairro Bom Sucesso

30622-020 – Belo Horizonte – MG, Brasil