Download Carbapenemasas

Realidad actual e impacto clínico de las
enterobacterias productoras de
metalobetalactamasas (NDM, VIM, IMP).
¿En qué son distintas?
Rafael Cantón
Dr. Rafael Cantón
Hospital Universitario Ramón y Cajal
SERVICIO DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
Departamento de
Microbiología II
Universidad
Complutense. Madrid
Dos conceptos preliminares
- Clones de alto riesgo
- Multirresistencia a las drogas
Dos conceptos preliminares
- Clones de alto riesgo
- Multirresistencia a las drogas
Las enterobacterias productoras de
carbapenemasa son consideradas
un paradigma de clones de alto riesgo
multirresistentes a las drogas.
Clones de Alto Riesgo (CAR)
• Clones bacterianos asociados a:
- mecanismos de resistencia antimicrobiana de gran
importancia clínica;
- capacidad para colonizar huéspedes humanos de manera
eficiente por largos períodos de tiempo;
- capacidad de ser transmitidos con gran eficacia entre los
pacientes;
- capacidad de producir infecciones severas o invasivas.
• Rol importante en la propagación de la resistencia.
• El riesgo radica en:
- tenacidad y flexibilidad para la acumulación y el
intercambio de genes de virulencia y de resistencia. TROCAR FP7 Health EU project
Willems et al. FEMS Microbiol Rev 2011; 35:872-900
Woodford et al. FEMS Microbiol Rev 2011; 35:736-55
Clones de Alto Riesgo (CAR)
Expansión clonal de clones resistentes
Cantón, Coque, Baquero. Curr Opin Infect Dis 2003; 16:315-25
Cantón, Ruiz-Garbajosa Curr Opin Pharmacol 2011; 11:477-85
Baquero F. Nat Rev Microbiol 2004; 2:510-8
Baquero, Coque, Cantón. ASM News 2003; 69: 547-51
Organismos Multirresistentes a las Drogas
Canton & Ruiz-Garbajosa Curr
Opin Pharmacol 2011;
11:477-85
Enterobacterias productoras de carbapenemasa
 Carbapenemasas: betalactamasas que hidrolizan penicilinas, en su mayoría
cefalosporinas, y en menor grado carbapenémicos y monobactámicos (estos
últimos no hidrolizados por metalobetalactamasas).
- La mayoría de las carbapenemasas producen
resistencia (clínica) al carbapenem.
Susceptible
(S)
Intermedio
(I)
Respuesta clínica a carbapenémicos
Resistente
(R)
Enterobacterias productoras de carbapenemasa
Carbapenemasas: betalactamasas que hidrolizan penicilinas, en su mayoría
cefalosporinas, y en menor grado carbapenémicos y monobactámicos (estos
últimos no hidrolizados por metalobetalactamasas).
- La mayoría de las carbapenemasas producen
resistencia (clínica) al carbapenem.
Enterobacterias
productoras de
carbapenemasa
Susceptible
(S)
Intermedio
(I)
Respuesta clínica a carbapenémicos
Resistente
(R)
Enterobacterias productoras de carbapenemasa
Antibiótico
Amoxicilina
Amox/clav
Pip/tazo
Cefuroxima
Cefoxitina
Cefotaxima
Ceftazidima
Cefepima
Aztreonam
Imipenem
Meropenem
Ertapenem
CMI (mg/L)
Interp.
>16
>16/8
>64/4
>16
>8
>16
>8
8
1
2
2
4
R
R
R
R
R
R
R
R
S
S
S
I
Nordmann et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:432-38




Clasificación y fenotipos complejos
Expresión variable (heterorresistencia)
Detección variable por sistemas comerciales
Necesidad de uso de sistemas moleculares
Puntos de ruptura del carbapenem
Enterobacterias
Imipenem
FDA
S
≤4
Meropenem
≤4
≤1
≥4
≤2
>8
≤0,125
Ertapenem
≤2
≤0.5
≥2
≤0.5
>1
≤0,06
Doripenem
≤0,5
≤1
≥4
≤1
>2
≤0,12
**E. coli y K. pneumoniae
CLSI 2015
S
R
≤1
≥4
EUCAST (EMA) 2015
S
R
ECOFF
≤2
>8
≤0,5; ≤1**
Líneas de acción para la detección de mecanismos
de resistencia y resistencias específicas de
importancia clínica y/o epidemiológica
Puntos de ruptura clínicos y valores de corte de screening para
enterobacterias productoras de carbapenemasa
K. pneumoniae
MBL (VIM-1)
S
K. pneumoniae
KPC (KPC-3)
OXA 48
K. pneumoniae
OXA 48 + BLEE
S
Diagrama de flujo para la detección de CPE
 Aislación de bacterias (medio cromogénico, cultivo selectivo,
placas con disco de carbapenem…)
 Detección de producción de carbapenemasa
- tests colorimétricos (NPtest, blue-Carba…)
- cloverleaf (test de Hodge modificado)
 CMI - difusión en agar y clasificación fenotípica*
Meropenem <25 mm with diskdiffusion or MIC >0.12 mg/L
in all Enterobacteriaceae
Synergy with
APBA/PBA only
Synergy with APBA/
PBA AND cloxacillin
Synergy with
DPA/EDTA only
No synergy
KPC (or other class A
carbapenemase)
AmpC (chromosomal
and plasmid-acquired)
AmpC plus porin loss
Metallo-betalactamase (MBL)
ESBL plus porin loss
AND OXA-48
 Confirmación/caracterización (testeo molecular)
*Líneas de acción EUCAST www.eucast.org
Diagrama de flujo para la detección de CPE
t0
 Aislación de bacterias (medio cromogénico, cultivo selectivo,
placas con disco de carbapenem…)
t24-48
 Detección de producción de carbapenemasa
- tests colorimétricos (NPtest, blue-Carba…)
- cloverleaf (test de Hodge modificado)
t48
 CMI - difusión en agar y clasificación fenotípica*
Meropenem <25 mm with diskdiffusion or MIC >0.12 mg/L
in all Enterobacteriaceae
Synergy with
APBA/PBA only
Synergy with APBA/
PBA AND cloxacillin
Synergy with
DPA/EDTA only
No synergy
KPC (or other class A
carbapenemase)
AmpC (chromosomal
and plasmid-acquired)
AmpC plus porin loss
Metallo-betalactamase (MBL)
ESBL plus porin loss
AND OXA-48
 Confirmación/caracterización (testeo molecular)
t72
t>72
*Líneas de acción EUCAST www.eucast.org
Carbapenemasas: clasificación
Updated from Cantón et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:413-31
Aparición de carbapenemasas eficaces en enterobacterias
VIM-1
Greece 2001
KPC-1
USA 1996
IMP-1
Japan 1993
OXA-48,
Turkey 2003
NDM-1
Sweden
(India) 2008
Carbapenemasas: estructura poblacional
 Aparición y propagación de clones específicos asociados a:
- carbapenemasas específicas (propagación clonal)
ST258 K. pneumoniae y KPC-2
- diferentes carbapenemasas (propagación policlonal)
ST15 K. pneumoniae and OXA-48 y VIM-1
ST14 K. pneumoniae y NDM-1, KPC y ST14
ST131 E. coli y KPC-2, VIM-1 y NDM-1
ST101 E. coli y KPC-2 y NDM-1
 Aparición de (nuevas) carbapenemasas en clones de cabapenemasa
preexistentes
clones co-productores de diferentes carbapenemasas
Carbapenemasas: estructura poblacional
 Aparición y propagación de clones específicos asociados a:
- carbapenemasas específicas (propagación clonal)
ST258 K. pneumonia y KPC-2
- diferentes carbapenemasas (propagación policlonal)
ST15 K. pneumoniae and OXA-48 y VIM-1
ST14 K. pneumoniae y NDM-1, KPC y ST14
ST131 E. coli y KPC-2, VIM-1 y NDM-1
ST101 E. coli y KPC-2 y NDM-1
 Aparición de (nuevas) carbapenemasas en clones de
¿Aparición
cabapenemasa preexistentes
dentro del
clones co-productores de diferentes carbapenemasas
patrimonio
También expresan ESBLs y otros
mecanismos de resistencia
genético local?
Diseminación mundial de enterobacterias KPC
 Pocos clones de K. pneumoniae asociados a la diseminación de blaKPC:
- clones de alto riesgo (ST258)
- clones pertenecientes al mismo complejo clonal del ST258 (ST11, 14…)
- clones menores (clones simples) basados en epidemiología local
Muñoz-Price et al. Lancet Infect Dis 2013; 13:785-96
Diseminación de clon de alto riesgo ST258 de KPC-K.
pneumoniae
?
?
 Diseminación transfronteriza (K. pneumoniae ST258) desde áreas endémicas
Magiorakos et al.. ECDC. 2011; Nordmann et al. EID 2011; 17:1791-8;
Cantón et al. CMI 2012; 18:413-31; Muñoz-Price et al. LID 2013; 13:785-96
Diseminación mundial de enterobacterias MBL
 En distintas enterobacterias, inclusive E. coli, K. pneumoniae, spp. de
enterobacterias (también en P. aeruginosa y A. baumannii )
- clones de alto riesgo (ST11, …) y situación policlonal
Cornaglia,Giamarellou, Rossolini al. Lancet Infect Dis 2011; 11:381-93
Diseminación de enterobacterias NDM
NDM-1
Rolain et al. Clin Microbiol Infect 2010;16:1699-701
Struelens et al. Eurosurveillance 2010; 15 18 nov
Enterobacterias productoras de carbapenemasa
OXA-48
 Identificadas por primera vez en K. pneumoniae en Estambul (Turquía) en 2003.
 Frecuentemente informadas como fuente de brotes hospitalarios de K. pneumoniae.
 Muy diseminadas en el área mediterránea y en países occidentales de la UE
(diseminación transfronteriza).
Nordmann et al. Emerging Infect Dis 2011; 17:17918; Cantón et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:413-31
Clones de enterobacterias y OXA-48
 Estructura policlonal
- diferentes clones en diferentes especies de enterobacterias, incluyendo clones
de alto riesgo y clones de alcance no extendido.
 Dispersión de clones específicos: ST395, ST101 K. pneumoniae
- brotes hospitalarios en diferentes países
- propagación en la comunidad
 Aparición en clones de alcance extendido E. coli O25b:H4 ST131
- Irlanda, Reino Unido
- ausencia de otras betalactamasas
(ESBLs, OXA, …)
 Diseminación transfronteriza desde áreas endémicas
Poirel et al. J Antimicrob Chemother 2012;67:1597-606
Potron et al. Euro Surveill 2013; 18(31) doi:pii: 20549
Potron et al. Clin Microbiol Infect 2011; 17:E24-6
Pitart et al. Antimicrob Agenst Chemother 2011; 55: 4398-401
Morris et al. Antimicrob Agents Chemither 2012; 56:4030-1
Dimou et al. J Antimicrob Chemothr 2012; 67:1660-5
Cantón et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:413-31
Clones de enterobacterias y OXA-48
 Estructura policlonal con sobrerrepresentación de clones específicos
Potron et al. Euro Surveill 2013; 18(31). pii: 20549
K. Pneumonia productora de carbapenemasa
¿Son más persistentes estos clones productores de carbapenemasas?
 Solo el 10% de pacientes colonizados por KPC-ST258 desarrollan infecciones1,2
 Factor de riesgo de la infección: colonización previa3
Transmitida a pacientes por pacientes en cuidado a largo plazo4
 La mayoría de los pacientes se decoloniza espontáneamente dentro de los 6
meses luego del alta hospitalaria5
1Borer
et al. AJIC 2012; 40:421-5;
et al. CMI 2013; 19:451-6;
3Gasink et al ICHE 2009; 30: 1180-5;
4Feldman et al. Clin Microbiol Infect
2012; 19:E190-6; 5Lübbert et al. Am J
Infect Control 2014; 42:376-80
2Schechner
Genes blaKPC y plásmidos
 blaKPC en plásmidos de diferentes tamaños altamente transferibles
- andamiajes (scaffolds) más comunes y plásmidos conocidos derivados de la K.
pneumoniae (KPN3 y KPN4)
- distintos grupos de incompatibilidad (FII, L/M, N, A/C, R, X, ColE1, I2, …)
blaKPC-2
pKPN3
pBK32179
pKpQIL
pKPN4
blaKPC-3
Leavitt et al. A AC 2010; 54:4493-6; García-Fernández et al. AAC 2012;56:2143-5
Cheng et at. AAC 2013;1542-5; Cheng et al. AAC 2013; 29 July
Gen blaOXA-48 y plásmidos
 Diseminación mayormente asociada a plásmidos IncL/M (Turquía,
Líbano, Australia, España, Bélgica, …), pero tmabién a IncA/C e IncF
Australia
Turquía
 El gen blaOXA-48 en un transposón compuesto, Tn1999, insertado
en el gen TIR, codificando una proteína de inhibición de transferencia
- aumentó la frecuencia de transferencia
Poirel et al. AAC 2012; 56.559-62; Espedido Plos One 2013; 8:e59920
Potron et al. Antimicrob Agents Chemother 2014; 58:467-71
Gen blaNDM y plásmidos
 Gran diversidad de segmentos de plásmidos que soportan el blaNDM
 Los plásmidos del tipo IncA/C son los principales para la propagación
del blaNDM , pero también los tipos IncFII, IncN, IncH e InvL/M.
 Los plásmidos del tipo IncA/C suelen contener genes de resistencia
relevantes, como:
- RmtA, RmtC (metilasas)
- QnrA
- Enizmas del tipo CMY
Dolejska et al. J Antimicrob
Chemother 2013; 68:34-9.
Piout et al. AAC 20125; 59; 5873-84
¿Son más virulentas
las bacterias
productoras de
carbapenemasa?
K. Pneumoniae productora de carbapenemasa
 La mayor parte de los estudios ha sido realizada con productores de KPC
- No hay factores específicos de virulencia asociados a estos clones.
- Baja expresión de carbapenemasa en la virulencia 1,2
 En general, hay baja virulencia en aislados de KPC en
- modelo de mortalidad en ratones debido a la ausencia
de factores de virulencia conocidos (polisacáridos
capsulares K1, K2, y K5, aerobactina rmpA)3
- análisis de mortalidad de nematodos (caenorhabditis
elegans) debido a la ausencia de genes sideróforos4

Mayor virulencia de ST258 y sus variantes de locus simple (ST11) y
doble (ST277) que de clones no-ST258 (ST377, ST378)4
1Nordmann
et al. LID 2009; 9:228-36; 2Siu et al. MDR 2012; 18:380-4
3Siu et al. MDR 2012; 380-4Lavigne et al. Plos One 2013; 8:e67847
K. pneumoniae productora de carbapenemasa
 Existe menor mortalidad en aislados de sangre
KPC-(+) vs KPC-(-) en el modelo de insecto Galleria
mellonella, pero discrepa con resultados clínicos1
 Alta susceptibilidad al suero y rápida fagocitosis de una cepa
blaKPC-2 InCFIIk-ST258 que circula en Grecia2
 Cepas de ST258 que contienen blaKPC-3 son menos virulentas
que las que no contienen blaKPC-33
1MaLaughlin
et al. BMC Infec Dis 2014; 14:31; 2Tzouvelekis et al. AAC 2013 57:5144-46;
3Diago-Navarro et al. JID 2014;
Carbapenemasas: su relevancia
 Aumento de costos
- estadía hospitalaria más larga
- mayor uso de antibióticos,
sobre todo en terapia combinada
(efectos secundarios)
 Aumento de mortalidad
- pacientes en riesgo (factores
de riesgo para colonización/infección)
Navarro-San Francisco et al. CMI 2013; 19:E72-9; Muñoz- fracaso en el tratamiento
Price et al. LID 2013; 13:785-96
Carbapenemasas: mortalidad
 Mortalidad total según varios regímenes de antibióticos en infecciones del
% de mortalidad
torrente sanguíneo provocadas por K. pneumoniae productora de MBL- y KPC
Dailkos et al. Exper Rev Anti Infect. Ther 2012; 10:1393–1404
CDC. AMENAZAS DE RESITENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS en los Estados Unidos, 2013
CPE: distribución de enzimas en Europa
ECDC. Bacterias productoras de carbapenemasa en Europa: resultados provisionales del proyecto EuSCAPE. 2013.
Carbapenemasas en Centroamérica y
Sudamérica
 Descripción de carbapenemasas en
enterobacterias en Latinoamérica
(2009-2012)
Maya et al. Expert Rev Anti Infect Ther 2013; 11:657-67
Carbapenemasas en enterobacterias
Conclusiones
 Clasificación compleja y fenotipos de expresión variable
 Detección variable por parte de los sistemas comerciales y
necesidad de usar sistemas moleculares
 Distintos modelos de penetración y propagación en distintos países
 Expansión monoclonal y policlonal
 Asociada a plásmidos con andamiaje (scaffold) común y varios
genes resistentes
 Resultados discrepantes respecto de la virulencia asociada
 Clínicamente relevantes
 Epidemiología a nivel global
Realidad actual e impacto clínico de las
enterobacterias productoras de
metalobetalactamasas (NDM, VIM, IMP).
¿En qué son distintas?
Rafael Cantón
Dr. Rafael Cantón
Hospital Universitario Ramón y Cajal
SERVICIO DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
Departamento de
Microbiología II
Universidad
Complutense. Madrid