Investigation of Oxacillinase Genes in Nosocomial Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii Isolates by Multiplex PCR and Evaluation of Their Clonal Relationship with Rep-PCR

Nozokomiyal Çok İlaca Dirençli Acinetobacter baumannii İzolatlarında Oksasilinaz Genlerinin Multipleks PCR ile Araştırılması ve Klonal İlişkilerinin Rep-PCR ile Değerlendirilmesi

Berrin SARI,IRMAK BARAN,Sema ALAÇAM,İpek MUMCUOĞLU,Şenol KURŞUN,Neriman AKSU

Abstract

Acinetobacter baumannii is a major nosocomial pathogen which can cause infections with high morbidity and mortality in hospitalized patients. In recent years A.baumannii has become a serious clinical problem because of the development of resistance to many antibiotics, and especially to carbapenems. The aims of this study were to investigate the oxacillinase genes responsible for carbapenem resistance in multidrug resistant (MDR) A.baumannii strains and to evaluate the clonal relationship between these strains. A total of 62 MDR A.baumannii strains isolated from various clinical specimens (24 tracheal aspirate, 14 wound, 10 blood, 7 urine, 2 abscess, 2 sputum, 2 catheter tip, 1 pleural fl uid) of hospitalized patients in intensive care units (n= 42) and other inpatient clinics (n= 20) between February-March 2012, were included in the study. Identifi cation and antibiotic susceptibility of A.baumannii isolates were performed by Vitek-2 automated system (bioMérieux, France), and the identifi ed bacteria were confi rmed by Maldi Biotyper (Bruker Daltonics, Germany) system. Imipenem, meropenem, colistin and tigecycline were additionally tested by E-test strips (bioMérieux, France). The presence of carbapenemase-producing OXA genes (blaOXA-23-like, blaOXA-40-like, blaOXA-51-like and blaOXA-58-like) were detected by multiplex PCR (hyplex® CarbOxaID test system, Amplex Diagnostics, Germany) and the clonal relationship between isolates were investigated by rep-PCR method (DiversiLab, bioMérieux, France). In our study, all isolates were found resistant to ampicillin-sulbactam, piperacillin, piperacillin-tazobactam, ceftazidime, cefepime, imipenem, meropenem, ciprofl oxacin, levofl oxacin and tetracycline, while the resistance rates for amikacin, gentamicin, trimethoprim-sulfamethoxazole, netilmicin and tigecycline were 88.7%, 88.7%, 82.3%, 43.5% and 27.4%, respectively. All A.baumannii isolates were susceptible to colistin. All of the strains were positive for blaOXA-23-like and blaOXA-51-like genes, while blaOXA-40-like and blaOXA-58-like genes were not detected in any of them. Simultaneous cultures from environmental samples collected from inpatient clinics in which MDR A.baumannii strains isolated were negative in terms of A.baumannii growth. In evaluation of clonal relationship between isolates, 48 strains (77.4%) showed greater than 95% similarity and formed a big cluster, named Cluster A. The remaining 14 isolates formed 3 small clusters (each had 2 isolates), named Cluster B, C and D, showing greater than 95% similarity. Majority of isolates (58.3%) in Cluster A were from patients in the surgical intensive care unit, and the fi rst isolate from this cluster was also from a patient in the same unit. In our opinion, isolates from Cluster A may have spread to other clinics from surgical intensive care unit through transferred patients or medical and non-medical devices and equipment. Nosocomial MDR A.baumannii isolates in our hospital are highly resistant to antibiotics and all harboured blaOXA-23-like genes. The rep-PCR analysis of these isolates indicated that a large portion of A.baumannii strains were clonally closely related, and they probably from the same source and common ancestor, and separated shortly from each other. This data emphasizes that the choices of treatment are quite limited for inpatients, and the need for improvement of the infection control measures in our hospital.

Özet

Hastanede yatan hastalarda morbidite ve mortalitesi yüksek enfeksiyonlara yol açan Acinetobacter baumannii, önemli bir nozokomiyal patojendir. Birçok antibiyotik sınıfına, özellikle de karbapenemlere direnç geliştirmesi nedeniyle A.baumannii ciddi bir klinik problem haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, çok ilaca dirençli (ÇİD) A.baumannii suşlarında karbapenem direncinden sorumlu oksasilinaz genlerinin araştırılması ve bu suşlar arasındaki klonal ilişkinin değerlendirilmesidir. Çalışmaya, Şubat-Mart 2012 tarihleri arasında hastanemizin yoğun bakım üniteleri (n= 42) ve diğer servislerinde (n= 20) yatan hastalara ait çeşitli klinik örneklerden (24 trakeal aspirat, 14 yara, 10 kan, 7 idrar, 2 apse, 2 balgam, 2 kateter ucu, 1 plevral sıvı) izole edilen toplam 62 ÇİD A.baumannii suşu dahil edilmiştir. İzolatlarının tanımlanması ve antibiyotik duyarlılıklarının tespiti Vitek-2 otomatize sistemi (bioMérieux, Fransa) ile yapılmış; bakteri tanımlamasının doğrulanması için Maldi Biotyper (Bruker Daltonics, Almanya) sistemi kullanılmıştır. İmipenem, meropenem, kolistin ve tigesiklin duyarlılığı ek olarak E-test (bioMérieux, Fransa) ile değerlendirilmiştir. Karbapenemaz üretiminden sorumlu OXA tipi genlerin (blaOXA-23-like, blaOXA-40-like, blaOXA-51-like, blaOXA-58-like) varlığı multipleks PCR yöntemiyle (Hyplex® CarbOxa ID test system, Amplex Diagnostics, Almanya) araştırılmış; izolatlar arasındaki klonal ilişki rep-PCR (DiversiLab, bioMérieux, Fransa) yöntemiyle incelenmiştir. Çalışmamızda tüm suşların ampisilin-sulbaktam, piperasilin, piperasilin-tazobaktam, seftazidim, sefepim, imipenem, meropenem, siprofl oksasin, levofl oksasin ve tetrasikline dirençli olduğu saptanmış; amikasin, gentamisin, trimetoprim-sülfametoksazol, netilmisin ve tigesikline direnç oranları ise sırasıyla; %88.7, %88.7, %82.3, %43.5 ve %27.4 olarak belirlenmiştir. Çalışılan tüm izolatların kolistine duyarlı olduğu bulunmuştur. Çalışmaya alınan tüm suşlar blaOXA-23-like ve blaOXA-51-like genleri için pozitif bulunurken, hiçbirinde blaOXA-40-like, ve blaOXA-58-like genleri saptanamamıştır. Aynı zaman diliminde, ÇİD A.baumannii suşlarının izole edildiği hastaların bulunduğu servislerden alınan çevresel örneklerin kültüründe A.baumannii üremesi olmamıştır. İzolatlar arasındaki klonal ilişki incelendiğinde; %95in üzerinde benzerlik gösteren 48 suşun (%77.4) bir büyük kümeyi (Küme A) oluşturduğu izlenmiş, geri kalan 14 izolatın içinde de %95in üzerinde benzerliğe sahip herbiri ikişer izolat içeren 3 küçük küme daha oluşmuştur (Küme B, C, D). Küme Ada bulunan izolatların çoğu (%58.3) cerrahi yoğun bakım (CYB) ünitesinde yatan hastalardan elde edilmiş; bu kümeye ait ilk izolatın da yine aynı ünitede yatan bir hastadan izole edildiği dikkati çekmiştir. Bu durum, salgının muhtemelen CYB servisinden kaynaklandığını ve Küme Ada bulunan izolatların hasta/tıbbi cihaz/eşya transferi ile diğer servislere yayıldığını düşündürmüştür. Sonuç olarak çalışmamızda, nozokomiyal ÇİD A.baumannii izolatlarının antibiyotiklere yüksek oranda dirençli olduğu ve tümünün blaOXA-23 direnç genini taşıdığı gösterilmiştir. Bu izolatların rep-PCR ile analizleri, aynı atadan kaynaklanan, kısa süre önce birbirinden ayrılmış, çok yakın ilişkili suşlar olduklarını ortaya koymuştur. Bu durum, hastanemizde yatan hastalar için tedavi seçeneklerinin çok sınırlı olduğunu ve enfeksiyon kontrol önlemlerinin artırılması gerektiğini vurgulamaktadır.