Beta-lactámicos e inhibidores de beta-lactamasas

¿Cómo los evaluamos in vitro?

María Dolores Rojo MartínServicio de Microbiología Hospital Regional Universitario de Málaga

SAMPAC 2019

INDICE• Espectro y utilidad clínica: actividad frente a BLEE

• Efecto inóculo

• Problemas en el antibiograma: métodos de referencia y sistemas automatizados

• Diferencias EUCAST y CLSI:

Puntos de corte

Concentraciones fijas o no de inhibidores

Relación con nuevas categorías o definiciones

• Conclusiones

SAMPAC 2019

Resistencia frente a AMC y PTZ

Hiperproducción de AmpCcromosómica

Producción OXA-1 Hiperproducción de SHV-1, TEM-1 TEM resistente a inhibidores (IRT)

Presencia de algunas BLEE Alteración de porinas (OmpF y/o

OmpC) AmpC plasmídica Carbapenemasas

BLIBL: amoxicilina/clavulánico (AMC) y piperacilina/tazobactam (PTZ)

Espectro de actividad

Gram positivos Estafilococos (excepto resistentes a meticilina), neumococo, estreptococos, enterococos

Gram negativos Enterobacterias* (BLEE), P. aeruginosa (PTZ), Haemophilus spp, Moraxella spp, Neisseria spp

Anaerobios La mayoría

*AMC, no activo frente a Enterobacterias con AmpC cromosómica; activo frente a H. pylori

Clavulánico y tazobactam “Inhibidores suicidas” de beta-lactamasas de clase A (TEM, SHV, BLEE)No inhiben carbapenemasas clase A (KPC, GES), clase B, C o la mayoría de clase DActividad bactericida tiempo-dependienteSAMPAC 2019

BLIBL: amoxicilina/clavulánico (AMC) y piperacilina/tazobactam (PTZ)

Ventajas ecológicas

BLIBL actividad frente a Enterobacterias en IIA

Surveillance of antimicrobial resistance in Europe 2017

PTZ actividad frente a Pseudomonas aeruginosa

PTZ (% S) Carbapenemes (%S)

Europa 81,7 82,6

España 91,8 81,6

Microorganismo AMC (%S) PTZ (%S)

Escherichia coli 84,2 92,8

E. coli BLEE 54,3 81,2

Klebsiella pneumoniae 78 81,3

K. pneumoniae BLEE 12,5 69,4%Estudio SMART en España (2016-2017)Cantón R et al. Rev Esp Quimioter 2019;32: 145-155

Presión de selección disminuida sobre BLEE, resistencia a carbapenémicos (CARB), C. difficile

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BLIBL: tratamiento infecciones por Enterobacterias BLEE y AmpC

Inhibidores de beta-lactamasas inhiben BLEE BLIBL activos frente a BLEE (sin otros mecanismos)

Producción de múltiples BLEEAmpCMutaciones proteínas de membrana externa

Reducción de eficaciaBLIBL

BLIIBL Aspectos positivos Aspectos negativos

AMC

No efecto inóculoProbablemente no inferior a CARB en I. urinarias y biliaresNo produce selección de P. aeruginosaAdecuado para terapia secuencial

No disponible para uso I.V. en muchos paísesVariable tasa de resistencia (>40% en BLEE)No activo frente a AmpC

PTZ Probablemente no inferior a CARB en I. urinarias y biliares

Falsa susceptibilidad en algunos sistemas automatizados Efecto inóculo (no relacionado con BLEE)Heterogénea tasa de resistencia (5-30% en BLEE)Más alta en AmpCDudas sobre eficacia en infecciones graves

Rodríguez-Baño J et al. Treatment of infections caused by extended-spectrum-betalactamase-, AmpC-, and carbapenemase-producing Enterobacteriaceae.Clin Microbiol Rev 2018; 31:e00079-17. https://doi.org/10.1128/CMR.00079-17.

SAMPAC 2019

Limitaciones• Pacientes no muy graves (13% UCI), baja mortalidad• Solo bacteriemia por E. coli• Predominio del foco urinario o biliar (70%)• Dosis 4.5 g/ 6 h (dosis alta) >90%de los pacientes

Rodriguez-Baño J et al. β-Lactam/β-lactam inhibitor combinations for the treatment of bacteremiadue to extended-spectrum β-lactamase-producing Escherichia coli: a post hoc analysis of prospective cohorts. Clin Infect Dis 2012; 54:167–74

AMC y PIP/TAZ (si activos in vitro): alternativas a los carbapenémicos en bacteriemias por E. coli BLEE, sobre todocomo terapia definitiva.

Mortalidad y estancia hospitalaria según la terapia

Otros focos de elevado inóculo?? Infecciones graves??? K. pneumoniae???? Elevada CMI??? Dosis más bajas???

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Gutierrez-Gutierrez B et al. A multinational, preregistered cohort study of β-lactam/β-lactamase inhibitor combinations for treatment of bloodstream infections due to extended-spectrum-β-lactamase-producing Enterobacteriaceae. Antimicrob Agents Chemother 2016; 60:4159–69

Mortalidad comparable en en ambos gruposBacteriemia por K. pneumoniae BLEE mayor mortalidad a los 30 díasOR: 2.00 (1.01–3.88), p. 0,04

SAMPAC 2019

Pacientes tratados con PTZ: menor supervivencia que los tratados con meropenem en bacteriemias por BLEEPacientes con riesgo de infecciones invasivas por BLEE, considerar tratamiento inicial con carbapenémicos

LimitacionesDosis 4.5 g/6 h (40%)No infusión extendida

Tamma PD et al. Carbapenem Therapy Is Associated With Improved Survival Compared With Piperacillin-Tazobactam for Patients With Extended-Spectrum β-Lactamase Bacteremia. CID 2015; 60: 1319–25

Terapia empírica: PTZ (103)/CARB (110)Terapia definitiva: CARBK. pneumoniae (68%), E. coli (31%), P. mirabilis (1%)Admisión UCI 34%Infecciones elevado inóculoCMI PTZ elevadas (≥ 4 μg/mL, 99%)

Pronóstico BLIBL/CARBMortalidad a 14 d: 17% vs 8% (P < .05)Mortalidad a 30 d: 26% vs 11% (P < .01)

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Tammma PD, Rodriguez-Baño J. The Use of Noncarbapenem β-Lactams for the Treatment of Extended-Spectrum β-Lactamase Infections. CID 2017:64

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BLIBL Infecciones baja-moderada gravedad Foco urinario o biliar CMI PTZ <4 µg/mL Dosis 4.5 g/ 6 h (o 4.5 g/8 h en perfusión extendida)

CARBAPENEMES Pacientes críticos Elevado inóculo CMI PTZ elevadas Al menos inicialmente

Factores que influyen en la eficacia de BLIBL en I. graves por BLEE

CMI BLIBL

Consecución objetivo PK/PD a dosis estandar

Dosificación: dosis elevada, infusión extendida

Género: E. coli/K. pneumoniae

Tipo de BLEE: blaTEM , blaCTX-M, blaSHV

Gravedad de la infección

Foco de la bacteriemia y control del foco

Efecto inóculo

Tammma PD, Rodriguez-Baño J. The Use of Noncarbapenem β-Lactams for the Treatment of Extended-Spectrumβ-Lactamase Infections. CID 2017:64SAMPAC 2019

Harris PNA et al.JAMA 2018; 320: 984–94

MERINO TRIAL

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PTZ: tratamiento infecciones por Enterobacterias BLEE????

Utilidad comprometida por el EFECTO INÓCULO???

ESTUDIO DEL EFECTO INÓCULO (EI)Estudio de la susceptibilidad antimicrobiana diferentes inóculos: 105 UFC/mL (estándar) y 107 UFC/mL (elevado)

EI: Incremento ≥ 8 diluciones en la CMI con el inóculo elevado

Bacteria (inóculo estándar) sensible in vitro a Atb Bacteria (alto inóculo) resistente in vitro (in vivo?)

Efecto inóculo en un ATB Desaconsejado su uso en infecciones graves con elevado inóculo

PTZ: disminución de la eficacia en infecciones con elevada carga bacteriana

Efecto inóculo: CMI puede depender del nº de bacterias inoculadas en el ensayo

Afecta de manera pronunciada a ATBs beta-lactámicos en cepas que expresan beta-lactamasas

SAMPAC 2019

L. López-Cerero et al. Comparative assessment of inoculum effects on the antimicrobial activity of amoxycillin–clavulanate and piperacillin–tazobactam with extended-spectrum b-lactamase-producing and extended-spectrum b-lactamase-non-producing Escherichia coli isolates.Clin Microbiol Infect 2010; 16: 132–136

AMC no se afecta por el EI

AMCSI

PTZ

HI

PTZSI

AMCHI

PTZ se afecta por el EI en los tres tipos de enzimas en E. coli BLEE y no BLEE

IMPLICACIONES CLÍNICAS????

EI: otros mecanismos no relacionados con la producción de beta-lactamasas

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EFECTO INÓCULO IN VIVO

¿¿Tiene relevancia in vivo??¿¿Clínicamente significativo????

.

ESTUDIOS CLÍNICOS EN HUMANOS: cefazolina en MSSA con EI in vitro, mal pronóstico in vivo

MODELOS ANIMALES: EI in vitro se traduce en farmacodinamia atenuada in vivo de los beta-lactámicos

• PTZ hay una buena correlación in vitro e in vivo con respecto al EI• IMP también reduce su eficacia frente a infección de elevado inóculo• AMC: la presencia de la beta-lactamasa CTX-M-14 reduce la eficacia en infecciones con una alta concentración

Docobo-Pérez F et al. Antimicrob Agents Chemother 2013; 57: 2109–13

Objetivo: comparar la eficacia de AMC, PTZ e IMP frente a diferentes concentraciones en tejidos de E. coli BLEE y no BLEE en modelo de sepsis murina.

EI en beta-lactámicos probablemente clínicamente significativo, aunque se necesitan más estudios clínicos

Lenhard JR, Bulman ZP. J Antimicrob Chemother 2019; 74: 2825–2843

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EFECTO INÓCULO : IMPLICACIONES EN EL ANTIBIOGRAMA

Ligeras desviaciones en el inóculo pueden dar lugar a variaciones significativas de CMI (cefepime y meropenem)EI significativo en BGN multirresistentes, puede afectar a la interpretación categórica

Inóculo recomendado Rango aceptado

CLSI 5 x 105 UFC/ml 2-8 x 105 UFC/ml

EUCAST 5 x 105 UFC/ml 3-7 x 105 UFC/ml

Lenhard JR, Bulman ZP. J Antimicrob Chemother 2019; 74: 2825–2843

EI puede ocurrir en concentraciones próximas a las recomendadas por CLSI y EUCASTCMI de beta-lactámicos puede afectarse por ligeros cambios en el inóculo bacterianoRecomendación laboratorios: utilizar inóculos precisos en el antibiograma

Smith KP, Kirby JE. The Inoculum Effect in the Era of Multidrug Resistance: Minor Differences in Inoculum Have Dramatic Effect on MIC Determination. Antimicrob Agents Chemother 2018; 62:e00433-18. https://doi.org/10.1128/AAC.00433-18.

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PRUEBAS DE SUSCEPTIBILIDAD EN BLIBLFACTORES DE VARIABILIDAD EN LOS RESULTADOS

DIFERENTES METODOLOGÍAS

DIFERENTES EQUIPOS

DIFERENTES CONCENTRACIONES DE INHIBIDORES

DIFERENTES CRITERIOS DE INTERPRETACIÓN

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SISTEMAS AUTOMATIZADOS

Exigencias: exactitud, reproducibilidad, rapidez

Discrepancias en E.coli (blaTEM) frente a PTZ en distintos métodos de referencia: DD, BMD, ADDD: variabilidad del observadorBMD y AD: discordancias del 39% (11 de 28 cepas)

Creely et al. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2013; 32:997–1002

VMEME

MinE

Combinaciones beta-lactámicos/inhibidores beta-lactamasas

MÉTODOS DE REFERENCIA

ISO 20776-2:2007: Susceptibility testing of infectious agents and evaluation of performance of antimicrobial susceptibility test devices

CE≥ 90%, CC ≥ 90%, VME ≤ 3% (FDA<1,5%) y ME ≤ 3%

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PUNTOS DE CORTE MICRODILUCIÓN

AMCCLSI EUCAST

S I R S R

Enterobacterias ≤8/4 16/8 ≥32/16 <=8 >8

Enterobacterias(ITU no complicada)

- - - <=32 >32

EUCAST: concentración fija de clavulánico (2 mg/L)CLSI: ratio 2:1

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PTZCLSI EUCAST

S I R S R ATU*

Enterobacterias ≤16/4 32/4-64/4 ≥128/4 <=8 >16 16

P. aeruginosa ≤16/4 32/4-64/4 ≥128/4 ≤16 >16

Concentración fija de tazobactam (4 mg/L)

*ATU: área de incertidumbre técnica

+Diferente concentración de inhibidor (clavulánico)Diferentes

puntos de corteDIFERENTE

INTERPRETACIÓN=

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Díez-Aguilar MA et al. Performance of EUCAST and CLSI approaches for co-amoxiclav susceptibility testing conditions for clinical categorization of a collection of Escherichia coli isolates with characterized resistance phenotypes. J Antimicrob Chemother 2015; 70: 2306–2310

Distribución de CMI para el total de E. coli

CE: 25,6%160 cepas de E. coliMicrodilución (ISO 20776-1)Clavulánico: ratio 2:1 (CLSI)Clavulánico: 2 mg/L y 4 mg/L (EUCAST)

Criterio S (%) I(%) R(%)

EUCAST (2mg/L) 20,6 - 79,4

CLSI (ratio 2:1) 26,2 13,2 60,6

Agente antimicrobiano(CMI: 8 to 128 mg/L)

Ratio 2:1 Altas concentraciones de clavulánico

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La diferente concentración de clavulánico influye directamente en los resultados de los tests de susceptibilidad, especialmente en BLEEs.

Díez-Aguilar MA et al. Performance of EUCAST and CLSI approaches for co-amoxiclav susceptibility testing conditions for clinical categorization of a collection of Escherichia coli isolates with characterized resistance phenotypes. Antimicrob Chemother 2015; 70: 2306–2310

Distribución de CMI para E. coli BLEE

Una menor concentración de clavulánico resulta en una mayor resistencia a AMC

CE: 95%Ratio 2:1: 90% S2 mg/L 55% R4 mg/L: 95% S

Puntos de corte EUCAST ITU: BLEE 100% S

2 mg/L: sobreestima la resistencia??

¿Qué concentración de clavulánico correlaciona mejor con la clínica?

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Leverstein-van Hall MA et al. Consequences of switching from a fixed 2:1 ratio of amoxicillin/clavulanate (CLSI) to a fixed concentration of clavulanate (EUCAST) for susceptibility testing of Escherichia coli.J Antimicrob Chemother 2013; 68: 2636–40

Incremento % R a AMC en E. coli (19%-31%,P<0.0001)Mejor correlación con la evolución clínica

CLSI EUCAST

Distribución CMI E. coli. Phoenix: CLSI a EUCAST

Microdilución EUCAST (2 mg/L): mayor resistencia que difusión de discos y Etest (ratio 2:1)

Relación entre la CMI para E. coli por Phoenix (2 mg/L) y Etest (ratio 2:1) con la evolución clínica

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Diez-Aguilar M et al. Susceptibility testing and detection of β-lactam resistance mechanisms in Enterobacteriaceae: a multicentre national proficiency Study. International Journal of Antimicrobial Agents 2018; 51: 612–619

Laboratorios clínicos: CLSI (53,3%), EUCAST (46,7%)MicroScan Walkaway (61,7%), VITEK 2 (31,7%)

AMCVME (n=25, 8%)

EUCAST

E. coli ATCC 35218TEM-1 (CMI: 4/2-16/8 µg/mL)

(VME 92.6%)

APLICACIÓN CRITERIOS EUCAST FALSAS SUSCEPTIBILIDADESNo hay categoría I, variación en una dilución: cambio R a SRecomendación: concentración fija de clavulánico (2mg/L); Sistemas automatizados: ratio 2:1 clavulánico (CLSI)No detección de mecanismos de resistencia: 33% laboratorios no detectaron TEM-1 en E coli ATCC 35218

PTZCC (54.3%),

MinE (n=79, 45,7%)CLSI

E. aerogenesTEM-24 + pérdida de porinas

R en lugar de I

CLSI/EUCAST: concentración fija tazobactam (4mg/L); Sistemas automatizados 1 mg/L, 8 mg/L, ratio 2:1

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Gianni T et al. Assessment of the PhoenixTM automated system and EUCAST breakpoints for antimicrobial susceptibility testing against isolates expressing clinically relevant resistance mechanisms. Clin Microbiol Infect 2012; 18: E452–E458

EA global 97,3%, CA global 95.2%, VME 2,7%, ME 1,3%, MinE 4,7%

Enterobacterias (n=349) P. aeruginosa (n=110)

EA (%) CA(%) VME(%) ME(%) MinE(%) EA (%) CA(%) VME(%) ME(%) MinE(%)

AMC 328 (94) 318 (91.1) 8 (3,4) 23 (20,2) -a - - - - -

PTZ 345 (98.8) 332 (95.1) 0 3 (1,4) 14 (4) 110 (100) 105 (95.5) 2 (4.0) 3 (5) -a

Inestabilidad del inhibidor de beta-lactamasas Efecto específico de mecanismos de resistencia, como BLEES Potencial fluctuación de ± 1 log2 en ausencia de la categoría I en Enterobacterias

a. No existe la categoría I

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ATU: ÁREA DE INCERTIDUMBRE TÉCNICA

Intervalo de CMI o de diámetro de halo en los que la interpretación es incierta (superposición de organismos sensibles y resistentes)

2019

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ATU: ÁREA DE INCERTIDUMBRE TÉCNICA

2019

Especies ATB CMI (mg/L, ATU)

Diámetro de halo(mm, ATU)

Enterobacterias AMC - 19-20

PTZ 16 17-19

P. aeruginosa PTZ - 18-19

TRATAMIENTO DE LAS ATU EN EL LABORATORIO DE MICROBIOLOGÍA

Comprobar posibilidad de detección de ATURepetir el testUtilizar otro método alternativoInformar los resultados en la ATU como “R” Discutir los resultados con el clínico

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CONCLUSIONES

BLIBL opción terapéutica en infecciones de baja-moderada gravedad, foco urinario o biliar

Partir de inóculos precisos para realizar el antibiograma de estos agentes

Necesidad de armonizar criterios para puntos de corte (EUCAST)

Concentraciones de inhibidor en los paneles se deben ajustar a los criterios utilizados

Utilizar periódicamente cepas de control de calidad para controlar la exactitud de los

resultados.

Los laboratorios de Microbiología deben conocer las áreas de incertidumbre y actuar para

asegurar en la medida de lo posible la exactitud del antibiograma y su correcta interpretación.

Área de antibiograma en el laboratorio donde se controlen todas las especificaciones

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¡Muchas gracias!

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