Rafael Cantón

Realidad actual e impacto clínico de lasenterobacterias productoras de

metalobetalactamasas (NDM, VIM, IMP). ¿En qué son distintas?

Departamento de Microbiología IIUniversidad Complutense. Madrid

Hospital Universitario Ramón y CajalSERVICIO DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA

Dr. Rafael Cantón

Dos conceptos preliminares

- Clones de alto riesgo

- Multirresistencia a las drogas

Dos conceptos preliminares

- Clones de alto riesgo

- Multirresistencia a las drogas

Las enterobacterias productoras de

carbapenemasa son consideradas

un paradigma de clones de alto riesgo

multirresistentes a las drogas.

Clones de Alto Riesgo (CAR)

• Clones bacterianos asociados a:

- mecanismos de resistencia antimicrobiana de gran

importancia clínica;

- capacidad para colonizar huéspedes humanos de manera

eficiente por largos períodos de tiempo;

- capacidad de ser transmitidos con gran eficacia entre los

pacientes;

- capacidad de producir infecciones severas o invasivas.

• Rol importante en la propagación de la resistencia.

• El riesgo radica en:

- tenacidad y flexibilidad para la acumulación y el

intercambio de genes de virulencia y de resistencia. TROCAR FP7 Health EU project

Willems et al. FEMS Microbiol Rev 2011; 35:872-900

Woodford et al. FEMS Microbiol Rev 2011; 35:736-55

Clones de Alto Riesgo (CAR) Expansión clonal de clones resistentes

Baquero F. Nat Rev Microbiol 2004; 2:510-8

Baquero, Coque, Cantón. ASM News 2003; 69: 547-51

Cantón, Coque, Baquero. Curr Opin Infect Dis 2003; 16:315-25

Cantón, Ruiz-Garbajosa Curr Opin Pharmacol 2011; 11:477-85

Organismos Multirresistentes a las Drogas

Canton & Ruiz-Garbajosa Curr

Opin Pharmacol 2011;

11:477-85

Enterobacterias productoras de carbapenemasa

Carbapenemasas: betalactamasas que hidrolizan penicilinas, en su mayoría

cefalosporinas, y en menor grado carbapenémicos y monobactámicos (estos

últimos no hidrolizados por metalobetalactamasas).

- La mayoría de las carbapenemasas producen

resistencia (clínica) al carbapenem.

Susceptible

(S)

Intermedio

(I)

Resistente

(R)

Respuesta clínica a carbapenémicos

Enterobacterias productoras de carbapenemasa

Carbapenemasas: betalactamasas que hidrolizan penicilinas, en su mayoría

cefalosporinas, y en menor grado carbapenémicos y monobactámicos (estos

últimos no hidrolizados por metalobetalactamasas).

- La mayoría de las carbapenemasas producen

resistencia (clínica) al carbapenem.

Susceptible

(S)

Intermedio

(I)

Resistente

(R)

Respuesta clínica a carbapenémicos

Enterobacterias

productoras de

carbapenemasa

Enterobacterias productoras de carbapenemasaAntibiótico CMI (mg/L) Interp.

Amoxicilina >16 R

Amox/clav >16/8 R

Pip/tazo >64/4 R

Cefuroxima >16 R

Cefoxitina >8 R

Cefotaxima >16 R

Ceftazidima >8 R

Cefepima 8 R

Aztreonam 1 S

Imipenem 2 S

Meropenem 2 S

Ertapenem 4 I

Clasificación y fenotipos complejos

Expresión variable (heterorresistencia)

Detección variable por sistemas comerciales

Necesidad de uso de sistemas molecularesNordmann et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:432-38

Puntos de ruptura del carbapenem

Enterobacterias

FDA CLSI 2015 EUCAST (EMA) 2015

S S R S R ECOFF

Imipenem ≤4 ≤1 ≥4 ≤2 >8 ≤0,5; ≤1**

Meropenem ≤4 ≤1 ≥4 ≤2 >8 ≤0,125

Ertapenem ≤2 ≤0.5 ≥2 ≤0.5 >1 ≤0,06

Doripenem ≤0,5 ≤1 ≥4 ≤1 >2 ≤0,12

**E. coli y K. pneumoniae

Puntos de ruptura clínicos y valores de corte de screening para

enterobacterias productoras de carbapenemasa

Líneas de acción para la detección de mecanismos

de resistencia y resistencias específicas de

importancia clínica y/o epidemiológica

K. pneumoniae

MBL (VIM-1) S

K. pneumoniae

KPC (KPC-3)

OXA 48 + BLEEOXA 48

S

K. pneumoniae

Diagrama de flujo para la detección de CPE Aislación de bacterias (medio cromogénico, cultivo selectivo,

placas con disco de carbapenem…)

Detección de producción de carbapenemasa

- tests colorimétricos (NPtest, blue-Carba…)

- cloverleaf (test de Hodge modificado)

CMI - difusión en agar y clasificación fenotípica*

Confirmación/caracterización (testeo molecular)

Meropenem<25 mm with disk-

diffusion or MIC >0.12 mg/Lin all Enterobacteriaceae

Synergy with

APBA/PBA only

Synergy with APBA/

PBA AND cloxacillin

Synergy with

DPA/EDTA only

KPC (or other class A

carbapenemase)

AmpC (chromosomal

and plasmid-acquired)AmpC plus porin loss

Metallo-beta-

lactamase (MBL)

No synergy

ESBL plus porin loss

AND OXA-48

*Líneas de acción EUCAST www.eucast.org

Diagrama de flujo para la detección de CPE Aislación de bacterias (medio cromogénico, cultivo selectivo,

placas con disco de carbapenem…)

Detección de producción de carbapenemasa

- tests colorimétricos (NPtest, blue-Carba…)

- cloverleaf (test de Hodge modificado)

CMI - difusión en agar y clasificación fenotípica*

Confirmación/caracterización (testeo molecular)

Meropenem<25 mm with disk-

diffusion or MIC >0.12 mg/Lin all Enterobacteriaceae

Synergy with

APBA/PBA only

Synergy with APBA/

PBA AND cloxacillin

Synergy with

DPA/EDTA only

KPC (or other class A

carbapenemase)

AmpC (chromosomal

and plasmid-acquired)AmpC plus porin loss

Metallo-beta-

lactamase (MBL)

No synergy

ESBL plus porin loss

AND OXA-48

t0

t24-48

t48

t72

t>72

*Líneas de acción EUCAST www.eucast.org

Carbapenemasas: clasificación

Updated from Cantón et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:413-31

Aparición de carbapenemasas eficaces en enterobacterias

KPC-1

USA 1996

OXA-48,

Turkey 2003

VIM-1

Greece 2001

IMP-1

Japan 1993

NDM-1

Sweden

(India) 2008

Carbapenemasas: estructura poblacional Aparición y propagación de clones específicos asociados a:

- carbapenemasas específicas (propagación clonal)

ST258 K. pneumoniae y KPC-2

- diferentes carbapenemasas (propagación policlonal)

ST15 K. pneumoniae and OXA-48 y VIM-1

ST14 K. pneumoniae y NDM-1, KPC y ST14

ST131 E. coli y KPC-2, VIM-1 y NDM-1

ST101 E. coli y KPC-2 y NDM-1

Aparición de (nuevas) carbapenemasas en clones de cabapenemasa

preexistentes

clones co-productores de diferentes carbapenemasas

Carbapenemasas: estructura poblacional Aparición y propagación de clones específicos asociados a:

- carbapenemasas específicas (propagación clonal)

ST258 K. pneumonia y KPC-2

- diferentes carbapenemasas (propagación policlonal)

ST15 K. pneumoniae and OXA-48 y VIM-1

ST14 K. pneumoniae y NDM-1, KPC y ST14

ST131 E. coli y KPC-2, VIM-1 y NDM-1

ST101 E. coli y KPC-2 y NDM-1

Aparición de (nuevas) carbapenemasas en clones de

cabapenemasa preexistentes

clones co-productores de diferentes carbapenemasas

¿Aparición

dentro del

patrimonio

genético local? También expresan ESBLs y otros

mecanismos de resistencia

Diseminación mundial de enterobacterias KPC

Muñoz-Price et al. Lancet Infect Dis 2013; 13:785-96

Pocos clones de K. pneumoniae asociados a la diseminación de blaKPC:

- clones de alto riesgo (ST258)

- clones pertenecientes al mismo complejo clonal del ST258 (ST11, 14…)

- clones menores (clones simples) basados en epidemiología local

Diseminación de clon de alto riesgo ST258 de KPC-K.

pneumoniae

Magiorakos et al.. ECDC. 2011; Nordmann et al. EID 2011; 17:1791-8;

Cantón et al. CMI 2012; 18:413-31; Muñoz-Price et al. LID 2013; 13:785-96

??

Diseminación transfronteriza (K. pneumoniae ST258) desde áreas endémicas

Diseminación mundial de enterobacterias MBL

En distintas enterobacterias, inclusive E. coli, K. pneumoniae, spp. de

enterobacterias (también en P. aeruginosa y A. baumannii )

- clones de alto riesgo (ST11, …) y situación policlonal

Cornaglia,Giamarellou, Rossolini al. Lancet Infect Dis 2011; 11:381-93

Diseminación de enterobacterias NDM

Rolain et al. Clin Microbiol Infect 2010;16:1699-701

Struelens et al. Eurosurveillance 2010; 15 18 nov

NDM-1

Enterobacterias productoras de carbapenemasa

OXA-48 Identificadas por primera vez en K. pneumoniae en Estambul (Turquía) en 2003.

Frecuentemente informadas como fuente de brotes hospitalarios de K. pneumoniae.

Muy diseminadas en el área mediterránea y en países occidentales de la UE

(diseminación transfronteriza).

Nordmann et al. Emerging Infect Dis 2011; 17:1791-

8; Cantón et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:413-31

Clones de enterobacterias y OXA-48 Estructura policlonal

- diferentes clones en diferentes especies de enterobacterias, incluyendo clones

de alto riesgo y clones de alcance no extendido.

Dispersión de clones específicos: ST395, ST101 K. pneumoniae

- brotes hospitalarios en diferentes países

- propagación en la comunidad

Aparición en clones de alcance extendido E. coli O25b:H4 ST131

- Irlanda, Reino Unido

- ausencia de otras betalactamasas (ESBLs, OXA, …)

Diseminación transfronteriza desde áreas endémicasPoirel et al. J Antimicrob Chemother 2012;67:1597-606

Potron et al. Euro Surveill 2013; 18(31) doi:pii: 20549

Potron et al. Clin Microbiol Infect 2011; 17:E24-6

Pitart et al. Antimicrob Agenst Chemother 2011; 55: 4398-401

Morris et al. Antimicrob Agents Chemither 2012; 56:4030-1

Dimou et al. J Antimicrob Chemothr 2012; 67:1660-5

Cantón et al. Clin Microbiol Infect 2012; 18:413-31

Clones de enterobacterias y OXA-48 Estructura policlonal con sobrerrepresentación de clones específicos

Potron et al. Euro Surveill 2013; 18(31). pii: 20549

K. Pneumonia productora de carbapenemasa¿Son más persistentes estos clones productores de carbapenemasas?

Solo el 10% de pacientes colonizados por KPC-ST258 desarrollan infecciones1,2

Factor de riesgo de la infección: colonización previa3

Transmitida a pacientes por pacientes en cuidado a largo plazo4

La mayoría de los pacientes se decoloniza espontáneamente dentro de los 6

meses luego del alta hospitalaria5

1Borer et al. AJIC 2012; 40:421-5; 2Schechner et al. CMI 2013; 19:451-6; 3Gasink et al ICHE 2009; 30: 1180-5; 4Feldman et al. Clin Microbiol Infect

2012; 19:E190-6; 5Lübbert et al. Am J

Infect Control 2014; 42:376-80

Genes blaKPC y plásmidos blaKPC en plásmidos de diferentes tamaños altamente transferibles

- andamiajes (scaffolds) más comunes y plásmidos conocidos derivados de la K.

pneumoniae (KPN3 y KPN4)

- distintos grupos de incompatibilidad (FII, L/M, N, A/C, R, X, ColE1, I2, …)

Leavitt et al. A AC 2010; 54:4493-6; García-Fernández et al. AAC 2012;56:2143-5

Cheng et at. AAC 2013;1542-5; Cheng et al. AAC 2013; 29 July

pKPN3

pBK32179

pKpQIL

pKPN4

blaKPC-2

blaKPC-3

Gen blaOXA-48 y plásmidos Diseminación mayormente asociada a plásmidos IncL/M (Turquía,

Líbano, Australia, España, Bélgica, …), pero tmabién a IncA/C e IncF

El gen blaOXA-48 en un transposón compuesto, Tn1999, insertado

en el gen TIR, codificando una proteína de inhibición de transferencia

- aumentó la frecuencia de transferencia

Turquía

Australia

Poirel et al. AAC 2012; 56.559-62; Espedido Plos One 2013; 8:e59920

Potron et al. Antimicrob Agents Chemother 2014; 58:467-71

Gen blaNDM y plásmidos

Gran diversidad de segmentos de plásmidos que soportan el blaNDM

Los plásmidos del tipo IncA/C son los principales para la propagación

del blaNDM , pero también los tipos IncFII, IncN, IncH e InvL/M.

Los plásmidos del tipo IncA/C suelen contener genes de resistencia

relevantes, como:

- RmtA, RmtC (metilasas)

- QnrA

- Enizmas del tipo CMY

Dolejska et al. J Antimicrob

Chemother 2013; 68:34-9.

Piout et al. AAC 20125; 59; 5873-84

¿Son más virulentas

las bacterias

productoras de

carbapenemasa?

K. Pneumoniae productora de carbapenemasa

La mayor parte de los estudios ha sido realizada con productores de KPC

- No hay factores específicos de virulencia asociados a estos clones.

- Baja expresión de carbapenemasa en la virulencia 1,2

En general, hay baja virulencia en aislados de KPC en

- modelo de mortalidad en ratones debido a la ausencia

de factores de virulencia conocidos (polisacáridos

capsulares K1, K2, y K5, aerobactina rmpA)3

- análisis de mortalidad de nematodos (caenorhabditis

elegans) debido a la ausencia de genes sideróforos4

Mayor virulencia de ST258 y sus variantes de locus simple (ST11) y

doble (ST277) que de clones no-ST258 (ST377, ST378)4

1Nordmann et al. LID 2009; 9:228-36; 2Siu et al. MDR 2012; 18:380-43Siu et al. MDR 2012; 380-4Lavigne et al. Plos One 2013; 8:e67847

K. pneumoniae productora de carbapenemasa

Existe menor mortalidad en aislados de sangre

KPC-(+) vs KPC-(-) en el modelo de insecto Galleria

mellonella, pero discrepa con resultados clínicos1

Alta susceptibilidad al suero y rápida fagocitosis de una cepa

blaKPC-2 InCFIIk-ST258 que circula en Grecia2

Cepas de ST258 que contienen blaKPC-3 son menos virulentas

que las que no contienen blaKPC-33

1MaLaughlin et al. BMC Infec Dis 2014; 14:31; 2Tzouvelekis et al. AAC 2013 57:5144-46; 3Diago-Navarro et al. JID 2014;

Carbapenemasas: su relevancia

Aumento de costos

- estadía hospitalaria más larga

- mayor uso de antibióticos,

sobre todo en terapia combinada

(efectos secundarios)

Aumento de mortalidad

- pacientes en riesgo (factores

de riesgo para colonización/infección)

- fracaso en el tratamientoNavarro-San Francisco et al. CMI 2013; 19:E72-9; Muñoz-

Price et al. LID 2013; 13:785-96

Carbapenemasas: mortalidad% d

e m

ort

alidad

Mortalidad total según varios regímenes de antibióticos en infecciones del

torrente sanguíneo provocadas por K. pneumoniae productora de MBL- y KPC

Dailkos et al. Exper Rev Anti Infect. Ther 2012; 10:1393–1404

CDC. AMENAZAS DE RESITENCIA A LOS ANTIBIÓTICOS en los Estados Unidos, 2013

CPE: distribución de enzimas en Europa

ECDC. Bacterias productoras de carbapenemasa en Europa: resultados provisionales del proyecto EuSCAPE. 2013.

Carbapenemasas en Centroamérica y

Sudamérica

Maya et al. Expert Rev Anti Infect Ther 2013; 11:657-67

Descripción de carbapenemasas en

enterobacterias en Latinoamérica

(2009-2012)

Carbapenemasas en enterobacterias

Conclusiones

Clasificación compleja y fenotipos de expresión variable

Detección variable por parte de los sistemas comerciales y

necesidad de usar sistemas moleculares

Distintos modelos de penetración y propagación en distintos países

Expansión monoclonal y policlonal

Asociada a plásmidos con andamiaje (scaffold) común y varios

genes resistentes

Resultados discrepantes respecto de la virulencia asociada

Clínicamente relevantes

Epidemiología a nivel global

Rafael Cantón

Realidad actual e impacto clínico de lasenterobacterias productoras de

metalobetalactamasas (NDM, VIM, IMP). ¿En qué son distintas?

Departamento de Microbiología IIUniversidad Complutense. Madrid

Hospital Universitario Ramón y CajalSERVICIO DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA

Dr. Rafael Cantón