© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 4/2015, s. 269-273
*Violetta Petroniec1, Anna Lutyńska2, Maciej Polak2, Krystyna Maszkowska-Kopij3, Bożena Rychwalska3, Agnieszka Lenarczyk3, Jacek Prokopowicz4, Witold Tomkowski5, Ewa Augustynowicz-Kopeć1
Analiza molekularna szczepów Klebsiella pneumoniae ESBL (+) izolowanych od chorych hospitalizowanych w Instytucie Gruźlicy i Chorób Płuc w Oddziale Intensywnej Terapii
Molecular analysis of Klebsiella pneumoniae ESBL (+) isolated from patients hospitalized in the National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute at the Intensive Care Unit
1Department of Microbiology, National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute, Warsaw
Head of Department: prof. Ewa Augustynowicz-Kopeć, MD, PhD
2Department of Sera and Vaccines, Research National Institute of Public Health, Warsaw
Head of Department: prof. Anna Lutyńska, MD, PhD
3Hospital Infection Control Team, National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute, Warsaw
Head: Krystyna Maszkowska-Kopij, MD, PhD
4Intensive Care Unit, National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute, Warsaw
Head: Jacek Prokopowicz, MD, PhD
5Intensive Cardiology and Pneumonology Therapy, National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute, Warsaw
Head: prof. Witold Tomkowski MD, PhD
Streszczenie
Wstęp. Jednym z elementów kontroli zakażeń szpitalnych jest nadzór mikrobiologiczny, którego głównym celem jest analiza czynników etiologicznych zakażenia i określenie wzorów lekooporności na leki. Transmisja zakażenia w warunkach szpitalnych następuje podczas czynności pielęgnacyjnych i leczniczych chorego. W przypadku identyfikacji ogniska epidemicznego należy wprowadzić procedurę izolacji kontaktowej oraz monitorować wyniki badań. Postępowanie to jest konieczne w celu eliminacji lub ograniczenia ryzyka rozprzestrzeniania się zakażenia szpitalnego.
Cel pracy. Celem pracy była analiza pokrewieństwa genetycznego szczepów Klebsiella pneumoniae ESBL (+) β-laktamazy o rozszerzonym spektrum substratowym (ang. extended-spectrum β-lactamases – ESBL) wyizolowanych od chorych hospitalizowanych w Instytucie Gruźlicy i Chorób Płuc (IGiChP). Analizę molekularną przeprowadzono w związku z podejrzeniem wystąpienia ogniska epidemicznego w Oddziałach Intensywnej Terapii.
Materiał i metody. Materiał do badań stanowiły 64 szczepy Klebsiella pneumoniae ESBL (+) wyhodowane od 27 chorych hospitalizowanych w Oddziale Intensywnej Terapii (OIT) i Intensywnej Terapii Pneumonologiczno-Kardiologicznej (OR) w okresie sześciu miesięcy w 2013 roku. W trakcie analizy zaobserwowano wzrost izolacji szczepów Klebsiella pneumoniae ESBL (+) w okresie kwiecień-maj. W celu stwierdzenia czy w ww. okresie w oddziałach OIT i OR wystąpiło ognisko epidemiczne, analizie poddano 7 szczepów Klebsiella pneumoniae ESBL (+) o takich samych cechach fenotypowych oraz przeprowadzono molekularną analizę wzorów DNA. Identyfikację wyhodowanych szczepów oraz wrażliwość na antybiotyki wykonano w automatycznym systemie Vitek 2 Compact.
Wyniki. Wszystkie wyizolowane szczepy należały do gatunku Klebsiella pneumoniae i wykazywały mechanizm oporności typu ESBL (+). Spośród 7 szczepów ten sam wzór molekularny posiadało 5 szczepów. Szczepy należące do tego samego genotypu pochodziły od chorych z dwóch sąsiadujących ze sobą Oddziałów Intensywnej Terapii. Do transmisji zakażenia doszło w obrębie miejsca pobytu chorego.
Wnioski. Stwierdzono jednakowy fenotyp i wzór molekularny szczepów Klebsiella pneumoniae wyizolowanych od 5 chorych w Oddziale Intensywnej Terapii i Intensywnej Terapii Pneumonologiczno-Kardiologicznej (OR), który świadczy o transmisji zakażenia pomiędzy chorymi.
Badania molekularne wraz z określeniem oporności na leki powinny być obowiązkiem laboratoriów w prowadzonym dochodzeniu epidemiologicznym oraz w nadzorze nad zakażeniami szpitalnymi.
Summary
Introduction. Bacillus from Enterobacteriaceae ESBL (+) including Klebsiella pneumoniae are the most common pathogen of digestive tract. Patients colonized with hospital-acquired infections fall sick on hospital-pneumonia eight times more often than patients with their own bacterial flora. ESBL (+) strains determine serious threat with limited ways of treatment. Transfer of microorganisms in hospitals is followed by nursery and medicinal operations (thermometers, hands of staff). When the epidemic outbreak occurs in the hospital the procedure of contact isolation and microbiological monitoring must be conducted.
Aim. The aim of the study was to analyze of genetic relationship between Klebsiella pneumoniae ESBL (+) strains isolated from patients hospitalized in the National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute (NTLDRI).
Material and methods. Material of analysis were 64 strains of Klebsiella pneumoniae ESBL (+) isolated from 27 patients hospitalized on ICU. The phenotypic qualities were taken to the analysis and also the analysis of genetic relationship was conducted. The identification of species and the drug resistance phenotype were determined by the automatic system Vitek 2 Compact.
Results. All of the isolated strains belonged to the Klebsiella pneumoniae species and presented the mechanism of ESBL (+) resistance type. The analysis of genetic relationship of 7 strains indicated the existence of the same molecular pattern for 5 of the isolated strains. Strains which belonged to the same genotype were isolated from patients hospitalized on the same units. Therefore it can be assumed that the transmission of infection occurred in the area of patient’s residence.
Conclusions. Molecular studies together with an indication of drug resistance should be the duty of laboratories and epidemiological investigation conducted in the supervision of nosocomial infections.
Introduction
Several species of Gram-negative bacteria of the Enterobacteriaceae family are widespread in the environment and are also found in the digestive tract of animals and man. Some of them, particularly the Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae species are the predominant pathogens in inpatient and outpatient treatment infections (1, 2).
Klebsiella pneumoniae rods cause human infections of varying severity – from asymptomatic intestinal colonization, colonization of the urinary and respiratory tracts to pneumonia, sepsis and fatal meningitis. Klebsiella pneumoniae infections are mostly caused by strains resistant to β-lactam antibiotics, with β-lactamase production with broad substrate ESBL (+) (1-3).
In recent years, Enterobacteriaceae ESBL (+) rods (extended-spectrum β-lactamase), including Klebsiella pneumoniae ESBL (+), have become one of the most important pathogens responsible for nosocomial infections. These are mainly patients with risk groups residing in intensive care units (4). The specificity of these wards is the use of specialized techniques of healing involving treatment using invasive monitoring and supporting the mechanical action of failing organs or systems. ICU patients are a special group of patients, because their long-lasting hospitalization can lead to infections with „hospital bacteria” which are a threat to the health or life of the patients (2, 4).
An important element of hospital infection control is microbial surveillance whose main objective is to analyze the etiological factors of infection and their resistance to antibiotics (5). In hospitals transfer of microorganisms occurs during operations and medical care (thermometers, staff hands). In the event of an epidemic outbreak in a hospital, it is necessary to introduce contact isolation procedures and analyze the results of microbiological tests. This practice is the basis for the introduction of procedures that eliminate or reduce the risk of infection (2, 5-7).
Within epidemiological investigation, it is very important to identify the source of infection and transmission paths in a hospital environment. The basis of these investigations is to determine the relationship between the strains that have been isolated from patients with the epidemic outbreak. For this purpose, classical microbiological methods are based on the assessment of phenotypic characteristics of microorganisms, drug resistance mechanisms and molecular methods (5). Genotyping methods of strains are usually based on the restriction analysis of the entire genetic material of the microorganism or amplifying a genomic fragment using PCR (polymerase chain reaction) with suitable primers. The result of the analysis is to obtain patterns of DNA (fingerprints) of the tested strains indicating whether they are phylogenetically closely related and are derived from a single clone (5, 8, 9).
Aim
The aim of the study was to analyze the genetic relatedness of the strains of Klebsiella pneumoniae ESBL (+) isolated from patients hospitalized in the National Tuberculosis and Lung Diseases Research Institute (NTLDRI) at the Intensive Care Unit (ICU) and the Cardiology and Pneumonology Intensive Care (OR).
Material and methods
Research material consisted of 62 strains of Klebsiella pneumoniae ESBL (+) grown from 27 patients hospitalized at the Intensive Care Unit (ICU) and the Cardiology and Pneumonology Intensive Care (OR) for six months in 2013, when increased incidence of Klebsiella pneumoniae ESBL (+) in the materials of patients was observed in these wards (tab. 1). Identification of strains and antibiotic sensitivity were performed in an automated system Vitek 2 Compact. Molecular analysis was carried out using the RAPD method (8, 9).
Table 1. Klebsiella pneumoniae strains isolated in two Wards of Intensive Care for the period January-June 2013 with the ESBL (+) mechanism of resistance.
| Ward | Number of primers (%) | Number of patients (%) | Material type/number | Phenotypes of isolated strains |
| OIT | 47 (76) | 21 (78) | Bronchoscopic material (29) | 1. IPM, MEM,
AN, ETP,
SXT
2. IPM, MEM,
AN, ETP
3. IPM, MEM,
AN |
| Wound swab (6) |
| Blood (7) |
| Urine (5) |
| OR | 15 (24) | 6 (22) | Bronchoscopic material (6) | 1. IPM, MEM,
AN, ETP,
SXT
2. IPM, MEM,
AN, ETP
3. IPM, MEM,
AN |
| Wound swab (5) |
| Blood (1) |
| Urine (3) |
| Total | 62 (100) | 27 (100) | 62 | – |
IPM – imipenem, MEM – meropenem, ETP – ertapenem, AN – amikacin, SXT – co-trimoxazole
Results
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. Daniluk T, Ściepuk M, Fiedoruk K et al.: Częstość występowania i wrażliwość na antybiotyki szczepów Escherichia coli i Klebsiella pneumoniae izolowanych od dzieci hospitalizowanych w Uniwersyteckim Szpitalu Dziecięcym w latach 2004-2007. Nowiny Lekarskie 2008; 77(4): 265-272.
2. Maciejewski D, Misiewska-Kaczur A: Zakażenia w oddziałach intensywnej terapii. Dzierżanowska D (red.): Zakażenia szpitalne. Media Press, Bielsko-Biała 2008: 249-265.
3. Wierzba J, Rybak B, Bronk M et al.: Nosicielstwo i zakażenia pałeczkami z rodziny Enterobacteriaceae wytwarzającymi szeroko spektralne beta-laktamazy ESBL u pacjentów Oddziału Niemowlęcego Kliniki Pediatrii, Hematologii, Onkologii i Endokrynologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w latach 2002-2005. Ann Acad Med Gedan 2009; 39: 155-162.
4. Wiedera-Huszla S: Monitorowanie zakażeń szpitalnych na Oddziale Intensywnej Terapii Medycznej. Rozprawa doktorska, Pomorskiej Akademii Medycznej 2010; 56(3): 20-29.
5. Giedrys-Kalemba S: Typowanie molekularne w dochodzeniu epidemiologicznym. Zakażenia szpitalne. Podręcznik dla zespołów kontroli zakażeń. Wydawawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2009: 110-124.
6. Bartoszko-Tyczkowska A, Gaszyński W, Baranowska A et al.: Zakażenia szpitalne w OIT Uniwersyteckiego Szpitala Klinicznego. Anest Intens Ter 2008; 40: 232-236.
7. Wójkowska-Mach J, Bulanda M, Różańska A, Heczko P: Szpitalne zapalenie płuc w oddziałach intensywnej terapii. Analiza wyników czynnej rejestracji zakażeń szpitalnych Polskiego Towarzystwa Zakażeń Szpitalnych. Prz Epid 2006; 60: 225-235.
8. Gori A, Espinasse F, Deplano A et al.: Comparision of Pulsed-Field Gel Electrophoresis and Randomly Amplified DNA Polymorphism Analysis for Typing Exteded-Spectrum-β-Lactamase-Producing Klebsiella Pneumoniae. Journal of Clinical Mikrobiology 1996 Oct; 34: 2448-2453.
9. Aladag MO: Characterization of Klebsiella pneumoniae strains isolated from urinary tract infections: Detection of ESBL characteristics, antibiotic susceptibility and RAPD genotyping. Polish journal of microbiology 01/2013; 62(4): 401-409.
10. Lipowski D, Rzadkiewicz E, Czekalska-Lachowicz E: Burkholderia cepacia – nowy patogen wywołujący zakażenia wśród pacjentów szpitalnych. Przegl Epidemiol 2008; 62: 7-17.
11. Demir S, Soysal A, Bakir M et al.: Extended-spectrum beta-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae in paediatric wards: a nested case – control study. J Paediatr Child Health 2008; 44(10): 548-553.
12. Tumbarello M, Spanu T, Sanguinetti M et al.: Bloodstream Infections Caused by Extended-Spactrum-β-Lactamase-Producing Klebsiella pneumoniae Risk Factors, Molecular Epidemiology, and Clinical Outcome. Antimicrobial Agents Chemotherapy 2006 Feb; 50(2): 498-504.
13. Snitkin ES, Zelazny AM, Thomas PJ, Stock F; NISC Comparative Sequencing Program Group et al.: Tracking a hospital out break of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae with whole-genome sequencing. Sci Transl Med 2012; 22(4): 148.
14. Różkiewicz D: Ręce personelu jako potencjalne źródło zakażeń szpitalnych. Zakażenia 2011: 12(5): 6-12.
15. Kumpf G, Loffler H: Hand disinfection in hospital – benefist and risk. J Dtsch Dermatol Ges 2010; 8(12): 978-983.
16. Kampf G, Loffler H, Gastmeier P: Hand hygiene for the prevention of nosocomial infections. Dtsch Arztebl 2009; 106(40): 649-655.
17. Allegranzi B, Pittet D: Role of hand hygiene in healthcare-associated infection prevention. J Hosp Infect 2009; 73(4): 305-315.
18. Skally M, Duffy F, Burns K et al.: What may be lurking in the hospital undegrowth? Inapparent cross-transmission of extended-spectrum beta-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae. J Hosp Infect 2014; 88(3): 156-161.
19. Gurntke S, Kohler CH, Steinmetz I et al.: Molecular epidemiology of extended-spectrum beta-lactamase(ESBL)-positive Klebsiella pneumoniae from bloodstream infections and risk factors for mortality. Journal of Infection and Chemotherapy December 2014; 20 (12): 817-819.
20. Nowak J, Pacholczyk A, Petroniec V: Wyniki molekularnych dochodzeń epidemiologicznych u chorych zakażonych szczepami z rodzaju Acinetobacter. Pneumonol Alergol 2010; 78: 386-391.
21. Zmudziński M, Gospodarek E: Mechanizmy oporności pałeczek Acinetobacter spp. na antybiotyki β-laktamowe. Post Microbiol 2007; 46: 263-273.
