Determinación del mecanismo de resistencia a Ceftazidima/Avibactam presente en los aislamientos clínicos de una institución de salud de Bogotá

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Resumen

La resistencia bacteriana a los antibióticos representa una problemática de salud pública a nivel mundial, proyectándose para el año 2050 como la principal causa de mortalidad. En bacilos Gram negativos, la resistencia a carbapenémicos constituye una de las mayores preocupaciones debido a la cada vez más limitadas opciones terapéuticas, el aumento de la mortalidad, la prolongación de las estancias hospitalarias y la mayor carga económica al sistema de salud. Aunque existen mecanismos intrínsecos de resistencia, la adquisición de genes que codifican carbapenemasas (como blaKPC) mediante elementos genéticos móviles, posee un alto impacto clínico y epidemiológico debido al espectro de resistencia y su capacidad de diseminación. Por lo que se han buscado nuevas estrategias terapéuticas, como la combinación de ceftazidima con avibactam (CAZ/AVI), que además del antibiótico ꞵ-lactámico tiene un inhibidor que bloquea la actividad enzimática de las serin-carbapenemasas. Aunque es una solución terapéutica reciente y las tasas de resistencia son bajas a nivel internacional, desde 2021 se ha evidenciado un incremento en la resistencia a CAZ/AVI en una institución de salud en Bogotá, por lo que el objetivo de este estudio fue determinar el mecanismo de resistencia a ceftazidima/avibactam (CAZ/AVI) en estos los aislamientos clínicos. En este estudio retrospectivo se incluyeron 20 aislamientos Gram negativos, recuperados entre 2021 y 2022, resistentes a carbapenémicos y CAZ/AVI por método automatizado. La mayoría de los aislamientos correspondieron a Pseudomonas aeruginosa (35%), Klebsiella pneumoniae (25%) y Escherichia coli (15%). De los cuales el 80% fueron confirmados resistentes a CAZ/AVI, mediante E-Test®, con una MIC ≥256 mg/l para el 68.7% de los casos. El 35% de los aislamientos albergaron un gen de metalo-ß-lactamasas, el 25% blaKPC y el 20% no poseía ninguno de los genes de carbapenemasas evaluados. No se observó la cocirculación de metalo-ß-lactamasas y serin-carbapenemasas en un mismo aislamiento. Respecto a las variantes de blaKPC, se determinaron mediante secuenciación Sanger a blaKPC-2, blaKPC-3 y blaKPC-33. Dada la importancia epidemiológica de la circulación de blaKPC-33 por primera vez en el país, se realizó la secuenciación genómica del aislamiento de Enterobacter cloacae 37Ecl06, el único aislamiento con esta variante, mediante NovaSeq (Illumina®) y MinION™ (Oxford Nanopore Technologies), en el que se determinó que este gen fue movilizado por el transposón Tn4401b en el plásmido p37Ecl06-KPC-33 (15,409 pb), el cual albergaba adicionalmente dos copias de qnrB19 y su replicón estaba relacionado con los plásmidos pHAD28-like. Aunque esta variante de KPC ya se ha reportado en otros países y está relacionada con la resistencia a CZA, este es el primer reporte en Colombia y el primer reporte a nivel internacional en Enterobacter cloacae, en donde adicionalmente se evidencia que en el mismo plásmido está circulando con qnrB19. La propagación de la resistencia a CZA y fluoroquinolonas, representa un riesgo significativo para la salud pública debido a su potencial de transferencia horizontal, promoviendo un seguimiento riguroso y control de la diseminación de esta variante tanto en la institución como a nivel nacional.

Descripción

Abstract

Bacterial resistance to antibiotics represents a global public health challenge, projected to become the leading cause of mortality by 2050. In Gram-negative bacilli, resistance to carbapenems is one of the major concerns due to increasingly limited therapeutic options, higher mortality rates, prolonged hospital stays, and a greater economic burden on the healthcare system. Although intrinsic resistance mechanisms exist, the acquisition of genes encoding carbapenemases (such as blaKPC) through mobile genetic elements has a high clinical and epidemiological impact due to the broad resistance spectrum and its dissemination capability. Consequently, new therapeutic strategies have been explored, such as the combination of ceftazidime with avibactam (CAZ/AVI), which, in addition to the β-lactam antibiotic, includes an inhibitor that blocks the enzymatic activity of serine carbapenemases. Although this is a recent therapeutic solution with low resistance rates internationally, since 2021, an increase in CAZ/AVI resistance has been observed in a healthcare institution in Bogotá. . This study aimed to elucidate the resistance mechanisms to CAZ/AVI in these clinical isolates. This retrospective study included 20 Gram-negative isolates recovered between 2021 and 2022, resistant to both carbapenems and CAZ/AVI by automated methods. The majority of isolates corresponded to Pseudomonas aeruginosa (35%), Klebsiella pneumoniae (25%), and Escherichia coli (15%). CAZ/AVI resistance was confirmed in 80% of isolates using E-Test®, with a minimum inhibitory concentration (MIC) ≥256 mg/L in 68.7% of cases. A metallo-β-lactamase gene was detected in 35% of isolates, blaKPC in 25%, and 20% did not possess any of the evaluated carbapenemase genes. Co-occurrence of metallo-β-lactamases and serine-carbapenemases within the same isolate was not observed. Sanger sequencing characterized blaKPC variants as blaKPC-2, blaKPC-3, and blaKPC-33. Given the epidemiological significance of the circulation of blaKPC-33 for the first time in the country, genomic sequencing was performed on the Enterobacter cloacae 37Ecl06 isolate, the only isolate carrying this variant, using NovaSeq (Illumina®) and MinION™ (Oxford Nanopore Technologies). It was determined that this gene was mobilized by the transposon Tn4401b in the plasmid p37Ecl06-KPC-33 (15,409 bp), which also harbored two copies of qnrB19, and its replicon was related to pHAD28-like plasmids. While KPC variants conferring resistance to CAZ/AVI have been previously reported in other regions, this study constitutes the first documentation of blaKPC-33 in Colombia and its first international report in Enterobacter cloacae. The co-localization of blaKPC-33 and qnrB19 on the same plasmid underscores the potential for co-selection and horizontal gene transfer, posing a significant public health threat. The emergence and dissemination of CAZ/AVI and fluoroquinolone resistance necessitate enhanced molecular surveillance, stringent infection control measures, and antimicrobial stewardship to mitigate further spread at both institutional and national levels.

Palabras clave

Ceftazidime/avibactam, KPC-33, Enterobacter cloacae

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