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 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 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

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