Λοιμώξεις προκαλούμενες από στελέχη Klebsiella pneumoniae που παράγουν KPC καρβαπενεμάση: εργαστηριακή, κλινική και επιδημιολογική διερεύνηση

Abstract

The aim of the study was the clinical, laboratory and epidemiological investigation of infections caused by KPC-producing Klebsiella pneumoniae (KPC-KP).A prospective observational cohort study was conducted (5/08-10/10) in a tertiary care hospital. All patients with at least one clinical sample positive for KPC-KP were identified and followed up. Patients’ clinical and epidemiological characteristics were studied. Rectal screening was performed and a simple phenotypic algorithm for surveillance cultures was evaluated. The study isolates were screened for carbapenemase production and their susceptibility profile was determined. The presence of blaKPC was detected by PCR and sequencing. Genetic relatedness of the isolates was determined by MLST. During the study period, a total of 414 KPC-KP isolates were recovered from clinical samples of 185 patients. Medical records were available for evaluation for 175 of them. Susceptibility testing showed higher in vitro activity for tigecycline (95.4%), fosfomycin (93.8%), gentamicin (86.7%) and colistin (79.5%). Comparative evaluation of tigecycline susceptibility testing methods revealed significant discrepancies between Vitek2 and reference broth microdilution, with Vitek2 producing higher MICs, resulting in false resistance. PCR detected the concomitant presence of blaVIM-1 and blaKPC-2 gene in 21 isolates. MLST classified the isolates into 5 STs with predominance of ST258 (82.3%). The culture-based phenotypic algorithm for rectal screening was proved highly sensitive and specific. This method accurately detected the type of carbapenemase for all KPC-producing isolates. The study population consisted of 175 patients either infected (95) or colonized (80) with KPC-KP isolates. The most common infection type was BSI (62 patients). Prior rectal colonization was the only independent predictor of clinical infection. Overall mortality was 36% being significantly higher for clinically infected patients. Infection mortality was 32.6%. Microbiological response was noted for 43.4% of the patients. In the cohort of 62 patients with BSI, age, APACHE II score at infection onset and inappropriate antimicrobial treatment were identified as independent predictors of infection mortality. All patients that received combination schemes had favourable infection outcome; in contrast, infection mortality was significantly higher among patients treated with appropriate monotherapy. Investigation of risk factors for CR KPC-KP acquisition showed that colistin resistance was not associated with colistin administration. The only independent predictor was prior rectal colonization with CR KPC-KP isolate. Molecular typing showed that both CR and CS isolates belonged to the same clone. This study investigated laboratory, clinical and therapeutic issues; the importance of appropriate antimicrobial therapy and the superiority of combination regimens in the treatment of KPC-infections was demonstrated. The study also revealed the shortcomings of Vitek2 for tigecycline susceptibility testing, the inaccuracies of which may falsely restrict treatment options. In addition, a new low-cost phenotypic algorithm for direct and specific detection of carbapenemase producers from surveillance cultures has been proposed.

Σκοπός της μελέτης ήταν η εργαστηριακή, κλινική και επιδημιολογική διερεύνηση των λοιμώξεων από στελέχη Klebsiella pneumoniae που παράγουν KPC καρβαπενεμάση (KPC-KP). Μελετήθηκαν προοπτικά, για διάστημα 2,5 ετών (5/08-10/10), όλοι οι ασθενείς Τριτοβάθμιου Νοσοκομείου από τους οποίους απομονώθηκε στέλεχος KPC-KP. Αναλύθηκαν τα κλινικά και επιδημιολογικά τους χαρακτηριστικά και διερευνήθηκαν οι παράγοντες κινδύνου για εμφάνιση κλινικής λοίμωξης, για δυσμενή έκβαση στους ασθενείς με βακτηριαιμία και για λοίμωξη ή αποικισμό από ανθεκτικό στην κολιστίνη στέλεχος (CR). Πραγματοποιήθηκε έλεγχος ορθικής φορείας και αξιολογήθηκε και ένας νέος φαινοτυπικός αλγόριθμος για τις καλλιέργειες επιτήρησης. Ο έλεγχος των απομονωθέντων στελεχών περιελάμβανε τον καθορισμό του προφίλ ευαισθησίας, τον φαινοτυπικό και μοριακό έλεγχο και τη μοριακή τυποποίηση. Κατά το χρονικό διάστημα της μελέτης απομονώθηκαν 414 στελέχη KPC-KP από 185 ασθενείς. Ο έλεγχος της ευαισθησίας έδειξε ότι υψηλότερη δραστικότητα εμφάνισαν η τιγεκυκλίνη (95,4%), η φωσφομυκίνη (93,8%), η γενταμικίνη (86,7%) και η κολιστίνη (79,5%). Σημαντικός βαθμός ασυμφωνίας προέκυψε στον έλεγχο ευαισθησίας της τιγεκυκλίνης μεταξύ του Vitek2 και της μεθόδου αναφοράς, με τάση για ψευδή αντοχή. Ο έλεγχος παρουσίας γονιδίων άλλων καρβαπενεμασών έδειξε ότι 21 στελέχη έφεραν και το γονίδιο blaVIM-1. Η μοριακή τυποποίηση με τη μέθοδο MLST ανέδειξε 5 ST τύπους με επικρατούντα τον ST258 (82,3%). O νέος φαινοτυπικός αλγόριθμος στις καλλιέργειες επιτήρησης παρουσίασε υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα, ενώ η ταυτοποίηση του είδους της καρβαπενεμάσης ήταν ακριβής για όλα τα KPC-θετικά στελέχη. Κλινική λοίμωξη εμφάνισαν 95 ασθενείς, με συχνότερη τη βακτηριαιμία. Μοναδικός ανεξάρτητος παράγοντας κινδύνου για την εμφάνιση λοίμωξης ήταν η προηγηθείσα ορθική φορεία. Η ολική θνητότητα ήταν 36% στο σύνολο των ασθενών και βρέθηκε σημαντικά υψηλότερη στους ασθενείς με λοίμωξη. Η θνητότητα λοίμωξης ήταν 32,6%. Στη μελέτη των παραγόντων που σχετίζονται με την έκβαση στους ασθενείς με βακτηριαιμία η ηλικία, το APACHE II score κατά την έναρξη της λοίμωξης και η μη χορήγηση κατάλληλης αντιμικροβιακής αγωγής αναδείχτηκαν ως ανεξάρτητοι προγνωστικοί παράγοντες για δυσμενή έκβαση. Η χορήγηση συνδυασμών δραστικών αντιμικροβιακών οδήγησε σε κλινική επιτυχία για το σύνολο των ασθενών, ενώ η θνητότητα της λοίμωξης στην ομάδα της μονοθεραπείας ήταν σημαντικά υψηλότερη. Η διερεύνηση των παραγόντων κινδύνου για λοίμωξη ή αποικισμό από στέλεχος CR KPC-KP δεν ανέδειξε συσχέτιση με την προηγηθείσα χορήγηση κολιστίνης. Μοναδικός ανεξάρτητος παράγοντας κινδύνου ήταν η προηγηθείσα ορθική φορεία CR KPC-KP. Από τον έλεγχο της κλωνικότητας προέκυψε ότι όλα τα στελέχη ανήκαν στον ίδιο κλώνο. Οι λοιμώξεις από στελέχη KPC-KP παρουσιάζουν υψηλή επίπτωση και συνοδεύονται από υψηλή θνητότητα. Στην παρούσα μελέτη επιχειρήθηκε να απαντηθούν ερωτήματα που τίθενται στην κλινική και εργαστηριακή πράξη. Στο πλαίσιο αυτό, αναδείχτηκε η υπεροχή της συνδυαστικής αντιμικροβιακής αγωγής αλλά και η αδυναμία του αυτοματοποιημένου συστήματος Vitek2 να ανιχνεύσει αξιόπιστα την ευαισθησία στην τιγεκυκλίνη. Επίσης αναπτύχθηκε ένας νέος φαινοτυπικός αλγόριθμος που επιτρέπει την ταχεία και ειδική για τον τύπο της καρβαπενεμάσης ανίχνευση στις καλλιέργειες ορθικών επιχρισμάτων.