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Utilidad del sistema VITEK en la identificación y determinación de la susceptibilidad
antimicrobiana de bacterias aisladas de ecosistemas dulceacuícolas.
Utility of VITEK system for bacterial identification and antimicrobial susceptibility
testing isolated from surface waters reservoirs.
Beatriz Romeua, Paloma Salazarb, Armando Navarrob, Daysi Lugoa, Ulises Hernándezb,
Nidia Rojasa and Carlos Eslavab.
a
Departamento de Microbiología y Virología, Facultad de Biología, Universidad de La
Habana, Cuba. [email protected]
b
Departamento de Salud Pública, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma
de México.
Utilidad del sistema VITEK en la identificación y determinación de la susceptibilidad
antimicrobiana de bacterias aisladas de ecosistemas dulceacuícolas.
RESUMEN
Durante la última década se han desarrollado sistemas automatizados y
semiautomatizados que permiten obtener resultados rápidos (2-7 h) comparado con el
tiempo que habitualmente demoran los métodos tradicionales. El sistema automatizado
VITEK se emplea para la identificación y el estudio de susceptibilidad antimicrobiana de
bacterias clínicamente significativas aisladas de procesos infecciosos u otras fuentes
como alimentos y agua. En el presente estudio se evaluó la utilidad de este sistema para
la identificación de 92 aislamientos bacterianos provenientes de ecosistemas
dulceacuícolas contaminados de la Ciudad de La Habana, en los cuales también se
enfrentaron e 15 antibióticos para determinar su respuesta frente a ellos. Los resultados
obtenidos con el sistema VITEK se compararon con los obtenidos con el sistema API20E,
en el caso de la identificación.El 100 % de los aislamientos fueron identificados hasta el
nivel de especie con el sistema VITEK. Del total, el 94 % (87 cepas) correspondieron con
la especie Escherichia coli, el 5 % (4 cepas) con la especie Citrobacter freundii y el 1 % (1
cepa) con Lec. adecarboxy. El empleo de las tarjetas GNS-147 para bacilos Gram
negativos permitió que cada cepa se enfrentara a 15 antibióticos de manera simultánea.
El tiempo promedio para obtener resultados de sensibilidad antimicrobiana fue de 5 h. El
uso del sistema automatizado VITEK permitió la obtención de resultados de forma
temprana que contribuyeron a la caracterización integral de estos aislados ambientales.
Palabras clave: VITEK, identificación, Escherichia coli, susceptibilidad antimicrobiana.
ABSTRACT
During the last decade automated and semi-automatic systems have been developed that
allow to with time obtain fast results (2-7 h) compared that habitually delay the traditional
methods. Automated system VITEK is used for the identification and the study of
antimicrobial susceptibility of clinically significant bacteria isolated of infectious processes
or other sources like foods and water.In the present study the utility of this system was
evaluated for the identification of 92 originating bacterial isolations of contaminated surface
waters ecosystems of the Havana City, in which also 15 antibiotics faced and to determine
their answer in front of them. The results obtained with system VITEK were compared with
the obtained ones with system API20E, in the case of the identification.The 100% of the
isolations were identified until the level of species with system VITEK. Of the total, 94%
(87 strains) corresponded with the specie Escherichia coli, 5% (4 strains) with Citrobacter
freundii and 1% (1 strain) with Leclercia adecarboxy. The use of cards GNS-147 for
negative Gram bacilli allowed that each stock faced 15 antibiotics of simultaneous way.
The time average to obtain results of antimicrobial sensitivity was 5 hour.The use of
automated system VITEK allowed the obtaining of results of early form that contributed to
the integral characterization of these environmental isolating.
Keywords: VITEK, identification, Escherichia coli, antimicrobial susceptibility.
INTRODUCCIÓN
La identificación de bacterias patógenas aisladas de procesos infecciosos u otras fuentes
como alimentos y agua y los resultados de susceptibilidad in vitro constituyen
herramientas fundamentales para un manejo eficiente de estos microorganismos. Por
tanto el empleo de métodos rápidos y automatizados en microbiología se hace cada vez
más frecuente. Estos métodos requieren un tiempo reducido para la obtención de los
1
resultados en comparación con los métodos “convencionales”, son fáciles de usar,
precisos y en muchos casos económicamente rentables teniendo en cuenta la relación
costo/beneficio.
Durante la última década se han desarrollado aparatos automatizados y
semiautomatizados que permiten obtener resultados de identificación bacteriana y de
sensibilidad en un período que oscila entre 2 y 7 h comparado a las 15-24 h que
habitualmente demoran los métodos tradicionales1.
La rapidez en el diagnóstico y el tratamiento reduce la morbi-mortalidad así como la
propagación de la infección lo que se traduce en beneficios para el paciente, cuando se
trata de muestras de origen clínico. A su vez, en el área medioambiental el empleo de
instrumentos automatizados permite también al laboratorio de microbiología obtener
resultados de identificación y antibiograma reproducibles, con rapidez y precisión,
ajustándose a guías internacionales actualizadas.
El sistema VITEK es un sistema automatizado de identificación bacteriana y estudio de
sensibilidad antimicrobiana. La identificación de las bacterias se basa en la inoculación de
una suspensión de microorganismos en tarjetas con determinados paneles de reacciones
bioquímicas. La sensibilidad antimicrobiana se lleva a cabo en forma similar a través de
tarjetas que contienen diluciones estandarizadas de distintos antibióticos
correspondientes a los puntos de corte de sensibilidad establecidos por NCCLS1. Este
sistema se ha empleado para el estudio de cepas clínicamente significativas aisladas de
muestras clínicas u otras fuentes como alimentos y agua.
Teniendo en cuenta lo planteado los objetivos del presente trabajo fueron:
1. Evaluar la utilidad del sistema VITEK en la identificación y determinación de la
susceptibilidad antimicrobiana de bacterias aisladas de ecosistemas
dulceacuícolas.
2. Comparar los resultados obtenidos utilizando el sistema VITEK con los obtenidos
por API 20E para la identificación bacteriana.
3. Comparar los tiempos de demora en la obtención de los resultados utilizando
ambas metodologías, tanto para la identificación bacteriana como para la
determinación de susceptibilidad antimicrobiana.
MATERIALES Y MÉTODOS
Muestras empleadas
En el presente estudio se evaluaron 92 cepas aisladas de muestras de agua de tres
ecosistemas dulceacuícolas contaminados de Ciudad de La Habana. Las cepas se
aislaron en el período comprendido entre febrero de 2008 y junio de 2009 empleando agar
Chromocult para coliformes (Merck). Se aislaron colonias de la especie E. coli. ( por ser
las de mayor interés para el trabajo) y se consideraron como colonias de esta especie
aquellas que presentaron una coloración azul oscuro ó violeta en el medio agar
Chromocult para coliformes.
Identificación bacteriana
La identificación se realizó a través de los sistemas API20E (bioMérieux)2 inoculada de
acuerdo a las especificidades del fabricante y el sistema automatizado VITEK
(bioMérioux), empleando tarjetas GNI (por sus siglas en inglés, Gram Negative
Identification) para este último.
En el caso del sistema API la lectura de las tiras se realizó de forma manual y su
interpretación se realizó empleando el sofware apiweb, 2006.
2
Sensibilidad antimicrobiana
En los estudios de sensibilidad se empleó el sistema VITEK (bioMérioux) y se usaron las
tarjetas GNS-147 para bacilos Gram negativos.
El procedimiento empleado fue el siguiente: se tomó una asada de cultivo fresco que se
resuspendió en 1.8 mL de solución salina estéril (0.45%) para obtener una concentración
correspondiente al tubo 1 en la escala de Mac Farland, para esto se utilizó un
nefelómetro. Se hidrataron los pozos con 100 µl de la suspensión del microorganismo
equivalente a 1x106 ufc/mL, incubándolos a 37 °C.
Los antibióticos probados fueron: ampicilina, amikacina, aztreonan, cefazolina, cefepima,
ceftazidima, ceftriazona, ciprofloxacina, ertapenen, gentamicina, imipenen, levofloxacina,
nitrofurantoina, piperacilina/tazobactan y trimetropin/sulfametoxazol.
Los resultados de susceptibilidad y resistencia así como los de identificación realizados
por el sistema VITEK fueron interpretados por el sistema experto del VITEK.
Los resultados obtenidos en la identificación con los dos sistemas comerciales empleados
se compararon entre sí.
Se compararon los tiempos de demora en la emisión de los resultados de identificación y
sensibilidad obtenidos por ambos métodos. El tiempo de demora se definió como el
tiempo necesario, en horas, para emitir un informe de los resultados de identificación y
sensibilidad antimicrobiana.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las bacterias coliformes constituyen un grupo heterogéneo de amplia diversidad en
términos de género y especie. Todas ellas pertenecen a la familia Enterobacteriaceae. La
mayoría de las definiciones de bacterias coliformes están basadas en sus características
bioquímicas comunes. El grupo coliforme abarca los géneros Klebsiella, Escherichia,
Enterobacter, Citrobacter y Serratia. Cuatro de estos géneros (Klebsiella, Enterobacter,
Citrobacter y Serratia) se encuentran en grandes cantidades en el ambiente (fuentes de
agua, vegetación y suelos), no están asociados necesariamente con la contaminación
fecal y no representan obligatoriamente un riesgo evidente para la salud 3, 4. Sin embargo
la presencia de Escherichia coli se asocia a contaminación de origen fecal por lo que esta
especie se considera el microorganismo indicador de contaminación fecal por excelencia4.
Teniendo en cuenta que los ecosistemas en los que se trabajó son ríos contaminados5, y
que la presencia de este microorganismo en sus aguas es elevada y que la misma
representa un riesgo a la salud para aquellas personas que, ya sea de forma directa o
indirecta, utilizan estas aguas contaminadas se identificaron solo las colonias
correspondientes a esta especie.
La concordancia en la identificación bacteriana entre el sistema VITEK y el sistema API
20E fue de 94.5 % en género y especie (Tabla 1). Con el sistema API 20E todos los
aislados evaluados fueron identificados como Escherichia coli sin embargo por el sistema
VITEK se encontraron 5 resultados discordantes de identificación entre el sistema API20E
y este ultimo sistema, obteniéndose el siguiente resultado: 87 cepas de Escherichia coli, 4
cepas de Citrobacter freundii y 1 cepa Leclercia adecarboxy.
El tiempo de obtención de los resultados para la identificación por el sistema API 20E y el
sistema VITEK fue de 24 h y 6 h respectivamente.
3
Tabla 1. Comparación entre los resultados de identificación obtenidos por el sistema
VITEK y el sistema API 20E.
Sistema API 20E
Sistema VITEK
Microorganismo No. Microorganismo
Escherichia coli
92 Escherichia coli
Citrobacter freundii
Leclercia adecarboxy
No.
87
4
1
Total de muestras 92
92
En la evaluación de los sistemas automatizados en microbiología otros autores han
utilizado cepas de origen clínico o de colección, lo cual debe ser tomado en cuenta, ya
que los resultados de ambos tipos de evaluaciones pueden ser muy diferentes 6. Por otro
lado, la evaluación con cepas aisladas de otras fuentes, tales como agua, tiene utilidad en
los laboratorios que se dedican a la evaluación de la calidad microbiológica de las aguas,
debido a que permite la obtención de resultados rápidos y confiables, imprescindibles en
este tipo de servicio. Fue con base en lo anterior que en esta evaluación se emplearon
cepas de origen ambiental, específicamente aisladas de ecosistemas dulceacuícolas
contaminados.
Entre los sistemas miniaturizados de identificación microbiana disponibles en la
actualidad, basados en el metabolismo de sustratos específicos por parte de los
microorganismos y su detección mediante diversos sistemas indicadores, destacan el
sistema API y el VITEK 1. Los resultados de este trabajo mostraron que el método VITEK
resulta confiable en la identificación de enterobacterias, específicamente Escherichia coli.
Los resultados de identificación correcta fueron mejores que los reportados por O’Hara y
cols, 86% para las enterobacterias.
Son diversos los estudios que han evaluado el rendimiento del sistema VITEK en la
identificación bacteriana de aislamientos clínicos. La concordancia encontrada en el
presente estudio entre ambos sistemas comerciales empleados fue buena a pesar de
existir algunas discrepancias. No está reportado cual es el número de cepas a evaluar
para llegar a conclusiones de concordancia, ni tampoco cual es el estándar o método de
referencia más adecuado6. VITEK realizó la identificación correcta a nivel de especie en el
100 % de los aislamientos evaluados, definiendo géneros y especies más comunes en
este tipo de aislamiento ya que los tres géneros encontrados en las muestras
corresponden con microorganismos frecuentes en este tipo de muestras. Estos resultados
indican una buena precisión de este instrumento, si se tienen en cuenta los criterios
indicados en la 8va Edición del Manual of Clinical Microbiology 8, que señalan que cuando
la identificación es superior al 90 % de los aislamientos comunes, el sistema de
identificación es preciso. En este sentido Funke y cols, reportan para VITEK un 97. 3% de
identificación correcta a nivel de especie en gramnegativos.
Diversos autores han evaluado a los sistemas API y VITEK para la identificación
bacteriana, y los han comparado con otros sistemas automatizados tales como el sistema
Phoenix. Eigner y cols compararon el sistema Phoenix con VITEK en la identificación de
141 aislamientos clínicos de enterobacterias utilizando API como método de referencia
4
para la resolución de discrepancias, obteniendo un 96% de identificación correcta, similar
a lo obtenido en este estudio. Menozzi y cols. evaluaron la identificación en Phoenix
empleando 387 aislamientos clínicos y 109 cepas de colección de enterobacterias y
bacilos no fermentadores, comparándolos con VITEK y API, obteniendo una identificación
correcta del 98% y 99%, respectivamente para ambos grupos bacterianos.
En este estudio, los errores de identificación observados en API para bacilos
gramnegativos se presentaron en 5 cepas y se observaron a nivel de género. Esto puede
estar dado porque no existen marcadas diferencias en la identificación bioquímica de los
géneros encontrados, sobre todo entre Escherichia spp. y Citrobacter spp., ambos
miembros del grupo de los coliformes.
Debemos señalar que aunque el mayor número de reportes en el empleo de estos
métodos está dado para el análisis de muestras de origen clínico, los resultados de este
trabajo indican que tanto el sistema VITEK como el sistema API resultan confiables para
el análisis de muestras ambientales ya que el aislamiento de las mismas se realizó a partir
de un medio de cultivo selectivo y diferencial para microorganismos coliformes.
Es de destacar que durante el período de evaluación se pudo constatar las ventajas que
ofrece este instrumento en cuanto al tiempo de obtención de los resultados. El tiempo
promedio fue de 6 h para el sistema VITEK y de 24 h para el sistema API, ambos
constituyen resultados satisfactorios teniendo en cuenta que fue posible llegar hasta
especie empleando ambos sistemas y sin emplear pruebas complementarias para
alcanzar este resultado en un solo día de trabajo.
Los resultados obtenidos en los ensayos de sensibilidad antimicrobiana se muestran en la
figura 1.
Figura 1. Proporción porcentual de los aislados bacterianos aislados según su
susceptibilidad antibiótica frente a los diferentes antibióticos empleados.
Del total de cepas el 79% fueron sensibles a los antimicrobianos probados, el 21%
resistente al menos un antibiótico. Las cepas aisladas mostraron susceptibilidad a los
antibióticos ampicillina (12 cepas), trimetropin/sulfametoxazol (10 cepas), levofloxacina (7
cepas), ciprofloxacina (8 cepas), gentamicina (3 cepas), nitrofurantoina (2 cepas),
cefazolina (2 cepas). Los patrones de resistencia encontrados se muestran en la tabla 2.
5
Tabla 2. Patrones de resistencia encontrados en las cepas de Escherichia coli evaluadas.
# Patrones
# Antibióticos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
1
2
2
2
3
4
4
4
5
5
Combinación Antibióticos
TM/SXT
CN
TM/SXT-AMP
CN- TM/SXT
AMP-CZ
AMP-CIP-LVX
AMP-CIP-LVX-FD
AMP-CIP-LVX- TM/SXT
AMP-AMP/SUL-PRL-CN
AMP-CIP-LVX-CZ- TM/SXT
AMP-AMP/SUL-CIP-PRL- TM/SXT
Total de
cepas
4
1
2
1
1
3
2
1
1
1
1
Leyenda:TM/SXT-Sulfametoxazol-trimetropim, CN-Gentamicina,
AMP-Ampicillina
AMP/SULAmpicillina –Sulbactan,
PRL- Piperacilina, CIP-Ciprofloxacina, CZCefazolina, LVX- Levofloxacina, FD- Nitrofurantoina
La resistencia observada en este estudio fue baja al compararla con la encontrada en
otros trabajos como los realizados por Zambrano y colaboradores en el 2002. Se ha
determinado que el 90% de las cepas de E. coli aisladas de aguas impactadas por
descargas fecales de origen humano presentan resistencia al menos a uno o dos
antibióticos. En este estudio sin embargo, solo el 21 % de las cepas aisladas de los tres
ecosistemas dulceacuícolas contaminados evaluados presentaron resistencia al menos
frente a un antibiótico. Solo el 10 % de éstas presentaron resistencia a tres o más
antimicrobianos. Al analizarlos resultados se observa que las cepas evaluadas mostraron
uno de los mayores valores de resistencia frente al antibiótico trimetropin-sulfametoxazol,
resultados similares a los descritos por Zambrano y colaboradores (2002) en una
investigación realizada en aguas residuales crudas y tratadas de lagunas de estabilización
de la Universidad de Zulia, donde se encontraron niveles de 16,12% y 46,87 % de
resistencia en aguas crudas y tratadas respectivamente.
En Cuba, el sulfametoxazol + trimetoprim, la ciprofloxacina y la ampicilina, entre otros, se
indican con mucha frecuencia en las consultas de atención primaria de Salud, motivada
como terapéutico antimicrobianos por su eficacia en el tratamiento de múltiples procesos
infecciosos, su disponibilidad habitual en el mercado y bajo costo13. Por otra parte, se ha
demostrado la eficacia del uso del sulfametoxazol + trimetoprim en las infecciones urinarias bajas no complicadas, debido a las concentraciones bactericidas del antibiótico que
suelen alcanzarse en este sitio.
Los tres ecosistemas evaluados reciben aguas residuales provenientes de comunidades e
instituciones de salud cercanas, lo que probablemente contribuya a la presencia de cepas
resistentes a algunos de los antibióticos evaluados.
La resistencia a ampicilina fue la otra de mayor porcentaje (14 %). Andersen (1993)
registró la resistencia a ampicilina como la mayor encontrada en un sistema de
tratamiento de efluentes urbanos en Copenhague, Dinamarca. Harwood, en el año 2000,
detectó un porcentaje significativo de cepas coliformes de origen humano que fueron
resistentes a los antibióticos de la familia de los betalactámicos, entre ellos ampicilina, a
diferencia de cepas de origen animal, las cuales presentaban resistencia frente a
tetraciclina y sus derivados.
6
Los patrones de resistencia se han propuesto como parámetros para el estudio de la
calidad de las aguas, sobre todo en aquellos casos donde es necesario establecer si el
origen de la contaminación es humana o animal. La diferencia en la resistencia entre
cepas de origen humano es significativamente diferente de aquellas que provienen de
animales de sangre caliente, ya que los antimicrobianos y las dosis utilizados en los
tratamientos de infecciones bacterianas en humanos y en animales son diferentes;
además, en animales se emplean grandes cantidades de antibióticos, para su engorde 12,
16,17
.
La multirresistencia observada en este estudio fue muy baja, solo 2 cepas mostraron
resistencia a tres o más antibióticos. Sin embargo, la presencia en las aguas de estos ríos
de cepas multirresistentesmuestra la importancia de realizar monitoreos continuos de
estos ecosistemas. La diferencia en los patrones de resistencia entre cepas provenientes
de muestras clínicas y ambientales podría significar que el ambiente está influyendo
directamente en este comportamiento.
Se ha encontrado resistencia adquirida a antibióticos como el ácido nalidíxico en cepas de
enterobacterias y del género Aeromonas en un porcentaje mayor en esta última, lo cual
podría explicar la variabilidad de los patrones de resistencia en cepas de origen
ambiental18. Otros autores, sin embargo, afirman que las poblaciones de bacterias
multirresistentes en ecosistemas acuáticos contaminados pueden incrementarse o
disminuir, debido a los distintos fenómenos de intercambio genético promovido por
plásmidos transmisibles por conjugación14.
En diversos estudios realizados en estos ecosistemas, de acuerdo al grado de
contaminación microbiológica que presentan estas aguas (concentraciones de coliformes
totales y fecales superiores 5x103 ufc/100mL) su empleo representa un riesgo potencial
para la salud 5. Estos valores son reflejo de los constantes efluentes que reciben a lo
largo de sus recorridos, por lo que es difícil que se observen procesos de autodepuración.
En la prueba de susceptibilidad antimicrobiana se considera que hubo buenos resultados
pues se logró realizar la evaluación de la susceptibilidad a todas las cepas de Escherichia
coli identificadas, aunque estos resultados no fue posible compararlos con los obtenido
con otro método. La mediana del tiempo de demora por el sistema VITEK fue 8 h, lo que
constituye una ventaja de este método con relación a los métodos convencionales de
difusión en disco. Además la misma tarjeta que se utiliza para el antibiograma realiza la
detección de las Beta-lactamasas de expectro extendido (BLEE), aunque en el presente
estudio ninguna de las cepas evaluadas resultó positiva a esta prueba. Por tanto, este
método es potencialmente más apto que los de dilución para la detección de ciertos
mecanismos de resistencia. Por último, la obtención de resultados antes de las 10 h de
realizada la prueba es un beneficio indiscutible que ofrece este sistema automatizado en
el análisis de cualquier tipo de muestra.
Los resultados obtenidos en el presente trabajo indican la utilidad del sistema VITEK para
la identificación bacteriana y el antibiograma de bacterias de origen ambiental,
específicamente aquellas aisladas de ecosistemas de agua dulce contaminados.
CONCLUSIONES
1. El sistema VITEK constituye una herramienta útil en la identificación bacteriana y la
determinación de la susceptibilidad antimicrobiana de bacterias aisladas de
ecosistemas dulceacuícolas.
2. Se obtuvo un 94,3% de concordancia en la identificación hasta especie entre los
sistemas API 20E y VITEK.
7
3. Los tiempos de demora en la obtención de los resultados, tanto en la identificación
como en la determinación de la susceptibilidad, fueron menores a las 10 h por el
sistema VITEK lo que avala el uso de este sistema en el diagnóstico
microbiológico.
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