Extended-spectrum β-lactamases in Klebsiella spp and Escherichia coli obtained in a brazilian teaching hospital: detection, prevalence and molecular typing

Abstract

Este estudo foi desenvolvido para comparar métodos de detecção e para estimar a prevalência de Klebsiella spp e E.coli produtoras de b-lactamases de espetro ampliado (ESBL) em um Hospital Universitário no sul do Brasil. A correlação genética, determinada através de método molecular de tipagem, entre as amostras de K. pneumoniae também foi determinada. A produção de ESBL foi investigada em 95 amostras de Klebsiella spp e E.coli obtidas de pacientes no Hospital de Clínicas de Porto Alegre usando-se: medida do diâmetro a zona de inibição (KB), dupladifusão de disco (DD), valores de concentração inibitória mínima da ceftazidima (MIC CAZ), aumento do diâmetro da zona de inibição com adição de clavulanato (CAZ/CAC) e a relação entre o MIC da ceftazidima/MIC ceftazidima com clavulanato (MIC CAZ/ CAC). A tipagem molecular foi realizada utilizando-se o método de macrorestrição de DNA e eletroforese em campo pulsado (PFGE). O método KB apresentou as maiores taxas de produção de ESBL (> 70% para Klebsiella e 59% para E.coli) contrastando com os outros métodos (p< 0,05). Os métodos confirmatórios (DD, MIC CAZ e MIC CAZ/CAC) indicaram a produção de ESBL em 8 a 13% de E.coli e em 33 a 40% para as espécies de Klebsiella. Portanto, o método KB é útil apenas como método de triagem devido aos diversos resultados considerados falso-positivos. A tipagem molecular realizada em 17 amostras de K.pneumoniae ESBL indicou não existência de relação clonal. Este estudo encontrou uma boa correlação entre os métodos confirmatórios de detecção de ESBL embora os métodos que avaliam a inibição da enzima pelo clavulanato pareçam ser mais específicos. A alta prevalência de Klebsiella ESBL em nosso hospital provavelmente se deve a seleção individual de cepas resistentes do que a transmissão de uma cepa comum.

His study was performed to compare the methods of detection and to estimate the prevalence of extendedspectrum β-lactamases (ESBL) among Klebsiella spp and E. coli in a university hospital in southern Brazil. We also used a molecular typing method to evaluate the genetic correlation between isolates of ESBL K. pneumoniae. Production of ESBL was investigated in 95 clinical isolates of Klebsiella spp and Escherichia coli from Hospital de Clínicas de Porto Alegre, using Kirby-Bauer zone diameter (KB), double-disk diffusion (DD), breakpoint for ceftazidime (MIC CAZ), increased zone diameter with clavulanate (CAZ/CAC) and ratio of ceftazidime MIC/ceftazidime-clavulanate MIC (MIC CAZ/CAC). Molecular typing was performed by DNA macrorestriction analysis followed by pulsed-field gel electrophoresis. The KB method displayed the highest rates of ESBL (up to 70% of Klebsiella and 59% of E. coli), contrasting with all the other methods (p < 0.05). The confirmatory methods (DD, MIC CAZ, CAZ/CAC and MIC CAZ/CAC) showed a range of ESBL production from 8 to 13% for E. coli and from 33 to 40% for Klebsiella species. Therefore, the KB method was useful only as a screening method as it provided several false positive results. Molecular typing of 17 ESBL K. pneumoniae indicated that the isolates had no clonal relation. We found a good correlation among the confirmatory methods for ESBL detection although the methods which evaluate inhibition of the β-lactamase by clavulanate appeared to be more specific. The high prevalence of ESBL Klebsiella in our hospital is probably due to individual selection of resistant strains rather than the transmission of a common strain.