Genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz üreten ve/veya karbapenem dirençli enterobacterales izolatlarında fosfomisin duyarlılığının agar dilüsyon ve otomatize sistemler ile saptanması
Determination of fosfomycin susceptibilityin extended spectrum beta-lactamase producing and/or carbapenem resistant enterobacterales isolates with agar dilution and automated systems
Yazar: EYYÜB KARACAN
Danışman: DOÇ. DR. ELİF AKTAŞ SEPETCİ ; DR. AYŞE BARIŞ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / İstanbul Şişli Hamidiye Etfal Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Agar = Agar ; Antibiyotikler = Antibiotics ; Beta laktamazlar = Beta lactamases ; Enterobacter = Enterobacter ; Fosfomisin = Fosfomycin ; Karbapenemler = Carbapenems ; İndikatör dilüsyon teknikleri = Indicator dilution techniques

Özet:
Amaç: Enterobacterales izolatlarında genişlemiş spektrumlu beta-laktamaz (GSBL) üretimi ve/veya karbapenem direnci tüm dünyada önemli bir sorundur. Çoklu ilaca dirençli patojenler için alternatif tedavilerden biri son dönemde yeniden gündeme gelen fosfomisindir. Bu çalışmanın amacı, çeşitli klinik örneklerden elde edilen GSBL üreten ve/veya karbapenem dirençli Enterobacterales izolatlarında fosfomisin duyarlılığını altın standart yöntem olan agar dilüsyonla ortaya koymak ve otomatize sistemlerle elde edilen fosfomisin duyarlılık sonuçlarını agar dilüsyon ile karşılaştırmaktır. Ayrıca fosfomisin dirençli izolatlarda çeşitli fosfomisin modifiye edici enzimler ile çeşitli GSBL ve karbapenemaz enzimlerini kodlayan genlerin tespiti hedeflenmiştir.  

Gereç ve Yöntem: Çalışmaya 01 Ağustos 2020 – 01 Mart 2021 tarihleri arasında Sağlık Bilimleri Üniversitesi Şişli Hamidiye Etfal Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıbbi Mikrobiyoloji Laboratuvarına gönderilen çeşitli klinik örneklerden izole edilen GSBL üreten ve/veya karbapenem dirençli toplam 323 Enterobacterales izolatı dahil edilmiştir. İzolatların tür tanımı matriks aracılı lazer dezorbsiyon iyonizasyon-uçuş zamanlı kütle spektrometre (MALDI-TOF MS) ile, antibiyotik duyarlılık testleri ise otomatize sistemler Phoenix (Becton Dickinson, USA) ve Vitek-2 (bioMérieux, Marcy l'Etoile, France) ile yapılmıştır. İzolatların fosfomisin duyarlılığı için altın standart yöntem agar dilüsyon testi uygulanmış ve otomatize sistem fosfomisin duyarlılık sonuçları ile agar dilüsyon duyarlılık sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Fosfomisin dirençli izolatlara, çeşitli fosfomisin modifiye edici enzimler (fosA, fosA3, fosC2) yanında çeşitli GSBL enzimleri (TEM, SHV, CTX-M) ve karbapenemaz enzimlerini (OXA-48, VIM, NDM, KPC, IMP) kodlayan genlerin tespiti için Polimeraz Zincir Reaksiyonu uygulanmıştır. 

Bulgular: Çalışmaya 188 E. coli, 121 K. pneumoniae ve 14 diğer Enterobacterales izolatı dahil edilmiştir. Altın standart olan agar dilüsyon yöntemiyle E. coli izolatlarının 185 (%98,4)'i, K. pneumoniae izolatlarının 104 (%86)'ü ve tüm Enterobacterales izolatlarının 302 (%93,5)'si fosfomisine duyarlı olarak saptanmıştır. Otomatize sistemlerde yapılan fosfomisin duyarlılık testinde E. coli ve K. pneumoniae izolatları için çok büyük hata saptanmamıştır. E. coli izolatları için Phoenix otomatize sistemiyle %1,3 oranında büyük hata (BH) saptanırken, Vitek-2 otomatize sistemiyle BH saptanmamış; K. pneumoniae izolatları için ise Phoenix otomatize sistemiyle %5,4, Vitek-2 otomatize sistemiyle %12 oranında BH saptanmıştır. Fosfomisin dirençli 21 izolatın ikisinde fosA geni, beşinde karbapenemaz geni (üç blaOXA-48, iki blaKPC), 18'inde GSBL geni (5 blaCTX-M, 3 blaTEM ve 10 blaCTX-M+blaTEM) tespit edilmiştir.

Sonuç: Dirençli Enterobacterales izolatlarında fosfomisin duyarlılığı, altın standart yöntem olan agar dilüsyon yöntemiyle yüksek olarak (%93,5) saptanmıştır. E. coli izolatları için otomatize sistem sonuçları ile altın standart yöntem sonuçları arasında yüksek uyum gözlemlenmiştir. K pneumoniae izolatları için büyük hata oranının her iki sistemde de >%3'ün üzerinde olması, sonuçların altın standart yöntem ile doğrulanması gerektiğini düşündürmüştür. Çalışmada, fosA geni tespit edilen izolatların blaCTX-M ve blaCTX-M+blaTEM genleri ile birlikteliği gözlenmiştir.

Abstract:
Aim: Extended spectrum beta-lactamase (ESBL) production and/or carbapenem resistance is an important problem in Enterobacterales isolates worldwide. One of the alternative treatments for multi-drug resistant pathogens is fosfomycin, which has recently come to the fore. The aim of this study is to determine the susceptibility of ESBL-producing and/or carbapenem-resistant Enterobacterales isolates obtained from various clinical samples with agar dilution, which is the gold standard method, and to compare the susceptibility results of fosfomycin obtained by automated systems with those by agar dilution. Additionaly, we aimed to detect various genes encoding fosfomycin modifying enzymes, ESBL and carbapenemase enzymes, in fosfomycin resistant isolates.

Materials and Methods: A total of 323 ESBL producing and/or carbapenem resistant Enterobacterales isolates, which were isolated from various clinical specimens sent to Health Sciences University Şişli Hamidiye Etfal Training and Research Hospital Medical Microbiology Laboratory between 01 August 2020 – 01 March 2021 were included in the study. Species identification of the isolates was performed with matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS), and antibiotic susceptibility tests were performed with automated systems (Phoenix (Becton Dickinson, USA) and Vitek-2 (bioMérieux, Marcy l'Etoile, France)). Fosfomycin susceptibility of the isolates was tested by the gold standard agar dilution method and fosfomycin susceptibility results obtained by the automated systems were compared with the agar dilution susceptibility results. For fosfomycin resistant isolates, polymerase chain reaction was done for the detection of genes encoding some fosfomycin-modifying enzymes (fosA, fosA3, fosC2) and some ESBL enzymes (TEM, SHV, CTX-M) and carbapenemase enzymes (OXA-48, VIM, NDM, KPC, IMP).

Results: 188 E. coli, 121 K. pneumoniae and 14 other Enterobacterales isolates were included in this study. 185 (98.4%) of E. coli isolates, 104 (86%) of K. pneumoniae isolates and 302 (93.5%) of all Enterobacterales isolates were found to be susceptible to fosfomycin by the gold standard agar dilution method. No very major errors were detected for fosfomycin susceptibility tests performed by automated systems for E. coli and K. pneumoniae isolates. For E. coli isolates, 1.3% major error (ME) rates were detected with the Phoenix automated system, but no ME was detected with the Vitek-2 automated system; for K. pneumoniae isolates, 5,4% and 12% ME rates were observed with the Phoenix and the Vitek-2 automated systems, respectively. Among the 21 fosfomycin resistant isolates, fosA gene was found in two isolates while carbapenemase genes (three blaOXA-48, two blaKPC) and 18 ESBL genes (5 blaCTX-M, 3 blaTEM ve 10 blaCTX-M+blaTEM) were also detected.

Conclusions: The susceptibility of fosfomycin in resistant Enterobacterales isolates was found to be high (93.5%) with the gold standard agar dilution method. A high agreement was observed between susceptibility results obtained by the automated systems and the gold standard method for E. coli isolates. The fact that the the major error rates for K. pneumoniae isolates were >3% in both systems suggested that the results must be confirmed with the gold standard method. In this study, the isolates, in which fosA genes were found, showed coexistence with blaCTX-M and blaCTX-M+blaTEM genes .