Detection of plasmid-mediated AmpC beta-lactamase production in Escherichia coli and Klebsiella spp. isolates

Escherichia coli ve Klebsiella spp. izolatlarında plazmid kaynaklı AmpC beta-laktamaz üretiminin araştırılması

Hilal BALIKÇI,Z. Cibali AÇIKGÖZ,Selda GÜVENMAN,Nevreste ÇELİKBİLEK,Birsen ÖZDEM

Abstract

This study was conducted to obtain data about prevalence of plasmid-mediated AmpC (pAmpC), efficacy of various phenotypic tests applied for the detection of pAmpC-mediated resistance and the enzyme types responsible for this resistance. A total of 1316 isolates (1030 Escherichia coli and 286 Klebsiella spp.) obtained from the clinical samples sent to our laboratory between 2008-2011 period, from various inpatient and outpatient clinics and intensive care units, were included in this study. Antimicrobial susceptibility profiles of the isolates were determined by using Kirby-Bauer disk diffusion method. Production of pAmpC was phenotypically investigated by Boronic Acid Inhibition Test (BAIT), Cefoxitin Hodge Test (CHT) and AmpC Disk Test (ACDT) in a total of 36 (2.7%) cefoxitin-resistant isolates (77% were E.coli, 23% were K.pneumoniae); and by synergy tests with or without AmpC inhibi- tors in a total of 165 (88% were E.coli, 12% were K.pneumoniae) cefoxitin-susceptible, third generation cephalosporin-resistant (S3R) isolates. For the detection of pAmpC genes a multiplex-PCR protocol was applied to the isolates found positive at least by one of the phenotypic tests. CHT, ACDT and BAIT were found positive in 21 (58%), 18 (50%) and 7 (19%) of the 36 cefoxitin-resistant isolates, respectively. In only 10 (27.7%) of these isolates (all were E.coli strains), pAmpC presence was detected by PCR; and the enzyme produced was assessed as CMY-2. Based on the positive PCR results; specificity rates of the phenotypic tests, BAIT, ACDT and CHT were 97%, 69% and 58%; while the sensitivity rates were 50%, 100% and 100%, respectively. Our data indicated that, pAmpC prevalence (10/1316, 0.8%) detected in this study, did not seem to be an important problem yet, in the population screened. However, since the first detection of this resistance was in 2010, it should be considered as a sign to get necessary pre- cautions preventing its spread. In conclusion, none of the phenotypic methods were satisfactory alone for the detection of pAmpC-mediated resistance; and BAIT was superior in terms of specificity while the others were superior in terms of sensitivity. Thus, combined application of these phenotypic tests are necessary to screen and confirm the presence of pAmpC-mediated resistance.

Özet

Bu çalışmada, hastanemizde izole edilen Escherichia coli ve Klebsiella spp. izolatlarındaki plazmid aracılı AmpC (pAmpC) prevalansı; pAmpC tespitinde kullanılan fenotipik testlerin etkinliği ve pAmpC enzimlerini kodlayan ampC genlerinin türlerine ilişkin veri toplanması hedeflenmiştir. Laboratuvarımıza, 2008-2011 tarihleri arasında gönderilen; poliklinik, servis ve yoğun bakım hastalarına ait klinik örnekler- den üretilen 1030’u E.coli, 286’sı Klebsiella spp. olmak üzere toplam 1316 izolat çalışmaya dahil edilmiştir. İzolatlara, öncelikle Kirby-Bauer disk difüzyon yöntemiyle antibiyotik duyarlılık testleri uygulanmış; bu testlerde sefoksitine (FOX) dirençli bulunan 36 (%2.7) izolatta (%77’si E.coli, %23’ü K.pneumoniae); Boronik Asit İnhibisyon Testi (BAİT), Sefoksitin Hodge Testi (SHT) ve AmpC Disk Testi (ACDT) ile; pAmpC varlığı, fenotipik olarak araştırılmıştır. FOX duyarlı ancak üçüncü kuşak sefalosporinlere dirençli (S3R) 165 izolatta (%88’i E.coli, %12’si K.pneumoniae) ise; olası ACC tipi pAmpC varlığı, inhibitörlü ve inhibitörsüz sinerji testleriyle, yine fenotipik olarak araştırılmıştır. Fenotipik testlerden en az biri ile pAmpC pozitifliği saptanan izolatlara, olası pAmpC enzimlerini kodlayan genlerin varlığını göstermek amacıyla multipleks PCR uygulanmıştır. FOX dirençli 36 izolatın 21 (%58)’inde SHT, 18 (%50)’inde ACDT, 6 (%17)’sında BAİT pozitif bulunmuştur. Fenotipik olarak pAmpC şüpheli 36 izolatın sadece 10 (%27.7, tümü E.coli)’unda PCR ile pAmpC gen varlığı saptanmış ve bu izolatlarda üretilen enzimin CMY-2 tipinde olduğu belirlenmiştir. PCR sonuçları dikkate alınarak karşılaştırma yapıldığında; BAİT, ACDT ve SHT’nin özgüllükleri sırasıyla %97, %69, %58; duyarlılıkları ise %50, %100 ve %100 olarak hesaplanmıştır. Çalışmamızın sonuçlarına göre, taramanın yapıldığı dönemde pAmpC prevalansı %0.8 (10/1316) olup, ilk pAmpC izolasyonu 2010 yılında gerçekleşmiştir. Sonuç olarak taradığımız popülasyonda pAmpC kaynaklı direnç henüz önemli bir sorun değildir. Ancak söz konusu direncin, 2010 yılından itibaren ortaya çıkmış olması; önlem alınmaması durumunda yaygınlaşacağının işaretidir. Mevcut hiçbir fenotipik testin tek başına pAmpC tespitinde yeterli olmadığı; BAİT’nin özgüllük, diğer testlerin duyarlılık açısından üstün oldukları ve pAmpC tarama- doğrulaması için bu testlerin birlikte kullanılmasının uygun olacağı kanaatine varılmıştır.