Literature DB >> 32968369

[National surveillance of clinical isolates of Enterococcus faecalis resistant to linezolid carrying the optrA gene in Colombia, 2014-2019].

Sandra Yamile Saavedra1, Johan Fabian Bernal2, Efrain Montilla-Escudero1, German Torres3, Mabel Karina Rodríguez1, Andrea Melissa Hidalgo1, María Victoria Ovalle1, Sandra Rivera3, Enrique Perez-Gutierrez4, Carolina Duarte2.   

Abstract

OBJECTIVE: To describe the epidemiological, phenotypical and genetic characteristics of clinical isolates carrying the optrA gene identified in antimicrobial resistance surveillance by the laboratory of the National Institute of Health of Colombia.
METHODS: Between October 2014 and February 2019, 25 isolates of Enterococcus spp. resistant to linezolid were received. Antimicrobial identification and sensitivity were determined using Vitek 2 and the minimum inhibitory concentration (MIC) to linezolid was established with E-test. The optrA gene was detected by PCR, and the genetic diversity of optrA-positive isolates was tested with Diversilab®. Six isolates were selected to perform whole genome sequencing.
RESULTS: The optrA gene was confirmed in 23/25 isolates of E. faecalis from seven departments in Colombia. The isolates presented a MIC to linezolid between 8 and >256µg/mL. Typing by Diversilab® showed a wide genetic variability. All the isolates analyzed by whole genome sequencing showed the resistance genes fexA, ermB, lsaA, tet(M), tet(L) and dfrG in addition to optrA and were negative for other mechanisms of resistance to linezolid. Three type sequences and three optrA variants were identified: ST16 (optrA-2), ST476 (optrA-5) and ST618 (optrA-6). The genetic environment of the optrA-2 (ST16) isolates presented the impB, fex, optrA segment, associated with plasmid, while in two isolates (optrA-6 and optrA-5) the transferable chromosomal element Tn6674-like was found.
CONCLUSION: OptrA-positive clinical isolates present a high genetic diversity, with different optrA clones and variants related to two types of structures and different mobile genetic elements.

Entities:  

Keywords:  Colombia; Enterococcus faecalis; drug resistance, microbial; linezolid

Year:  2020        PMID: 32968369      PMCID: PMC7505479          DOI: 10.26633/RPSP.2020.104

Source DB:  PubMed          Journal:  Rev Panam Salud Publica        ISSN: 1020-4989


El linezolid es un antimicrobiano de la familia de las oxazolidinonas usado como tratamiento de infecciones causadas por bacterias Gram positivas, especialmente para microorganismos multidrogorresistentes como Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM) y Enterococcus resistente a la vancomicina (ERV) (1-3). De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, las oxazolidinonas hacen parte de la lista de antimicrobianos de importancia crítica para la salud de los seres humanos (https://www.who.int/foodsafety/publications/cia2017es.pdfua=1.AUTOR). Aunque la frecuencia de resistencia al linezolid en Enterococcus spp. a nivel mundial es baja (<1,2%) según lo notificado por programas como SENTRY (Antimicrobial Surveillance Program, 0,38% para el período 2008 a 2016), LEADER (Linezolid Experience and Accurate Determination of Resistance, 0,5% entre 2011 y 2015) y ZAAPS (Zyvox® Annual Appraisal of Potency and Spectrum, 1,17%), en los últimos años a nivel mundial se ha observado un incremento en los reportes de resistencia al linezolid por diferentes mecanismos (4-8). La resistencia al linezolid se ha asociado con: i) mutaciones cromosómicas del gen ARNr 23S y las proteínas ribosomales L3, L4 y L22 (1, 2), y ii) genes transferibles en plásmidos como cfr (9), poxtA (10) y optrA (11). El gen cfr codifica una metiltransferasa ARNr 23S que confiere resistencia a las oxazolidinonas (linezolid), fenicoles, lincosamidas, pleuromutilinas y estreptograminas A (9), mientras que los genes poxtA y optrA codifican una proteína transportadora tipo ATP-binding cassette (ABC)-F que confiere resistencia a las oxazolidinonas (linezolid y tedizolid) y fenicoles a través de un mecanismo de protección del ribosoma (12). El gen optrA fue identificado por primera vez en China en 2015 (11); se ha detectado principalmente en diferentes especies de Enterococcus spp., (4, 11-14), Staphylococcus sciuri, Staphylococcus simulans (13) y Streptoccosus suis (15). Así mismo, se han identificado microorganismos portadores del gen optrA en alimentos de origen animal (11,16-18), personas hospitalizadas e individuos sanos (4, 7, 11-14), aguas residuales (19) y suelos (20). Este gen ha sido detectado en diferentes plásmidos y cromosomas (4, 11, 13-21). Actualmente optrA se ha reportado en países de Asia (4, 14, 15, 19, 21), Europa (4, 8, 17, 22-24), África (18, 19, 21) y América (4, 16, 21). En Colombia, la primera detección de optrA se realizó en Enterococcus faecalis recuperados en carne cruda de origen avícola (16). El objetivo de este estudio es describir las características epidemiológicas, fenotípicas y genéticas de aislamientos clínicos portadores del gen optrA, recuperados a través de la Vigilancia Nacional por Laboratorio de la Resistencia a los Antimicrobianos, liderada por el Grupo de Microbiología de la Dirección de Redes en Salud Pública del Instituto Nacional de Salud (INS) de Colombia.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizó un estudio retrospectivo, descriptivo, transversal. Entre octubre de 2014 y febrero de 2019, la vigilancia nacional por laboratorio de la resistencia a los antimicrobianos en microorganismos causantes de infecciones asociadas a la atención en salud (IAAS) del INS recibió 25 aislamientos de Enterococcus spp. (uno en 2014, dos en 2016, cuatro en 2017, 14 en 2018 y cuatro entre enero y febrero de 2019) resistentes al linezolid, enviados por 12 instituciones desde 7 departamentos del país de manera voluntaria. La confirmación del género y la especie bacterianas y de la susceptibilidad antimicrobiana se realizó a través del sistema automatizado Vitek-2 Compact® (bioMérieux), y se determinó la concentración inhibitoria mínima (CIM) al linezolid usando el método epsilométrico E-test® (bioMérieux, Durham, EE.UU.). Los resultados de susceptibilidad fueron interpretados de acuerdo a los parámetros del Clinical and Laboratory Standards Institute (25). El ADN de los aislamientos se obtuvo por lisis celular con ebullición. La detección del gen optrA se realizó por PCR convencional, usando los iniciadores y las condiciones descritas por Wang et al (11). Los aislamientos positivos para optrA fueron tipificados a través de rep-PCR automatizada por electroforesis capilar, utilizando el sistema Diversilab (bioMérieux, Marcy l’Etoile, Francia) kit Enterococcus, siguiendo las instrucciones del fabricante. Los patrones electroforéticos fueron analizados mediante el software en línea de Diversilab®, usando el coeficiente de correlación de Pearson. Los aislamientos con similitud =97% se consideraron indistinguibles, =95% a <97% aislamientos similares y <95% aislamientos diferentes. Se seleccionaron seis aislamientos positivos para optrA para realizar secuenciación del genoma completo (SGC). La extracción de ADN genómico se realizó a partir de colonia en agar BHI usando PureLink™ Genomic DNA mini Kit (ThermoFisher Scientific, Massachusetts, EE.UU.) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. El ADN se cuantificó usando Qubit 4 (ThermoFisher Scientific, Massachusetts, EE.UU.) y se verificó la calidad e integridad con Nanodrop (ThermoFisher Scientific, Massachusetts, EE.UU.) y gel de agarosa. Las librerías indexadas de ADN se elaboraron usando los kits Nextera XT y Dual index de Illumina, siguiendo las especificaciones del fabricante (Illumina, San Diego, EE.UU.). El control de calidad de las librerías (tamaño y concentración) se realizó usando Qubit 4 y el estuche High Sensitivity DNA para Bioanalyzer 2100 (Agilent, Santa Clara, EE.UU.). Las librerías genómicas fueron secuenciadas usando kit V2 de 500 ciclos en la plataforma Illumina Miseq (Illumina, San Diego, EE.UU.). La calidad de las lecturas de las secuencias se verificó mediante el software FASTQC (Babraham Bioinformatics, https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/). La presencia de genes de resistencia y elementos móviles se analizó usando los datos genómicos generados y comparándolos con las bases de datos de ResFinder (26), LRE-Finder (27) y Plasmidfinder (28). La tipificación molecular se realizó con MLST y el llamado de SNPs usando CSIphylogeny, todos softwares de libre acceso del Center of Genomic Epidemiology, DTU-Denmark (http://www.genomicepidemiology.org/). El árbol filogenético y los metadatos se visualizaron en la aplicación Microreact. El ambiente genético fue caracterizado y comparado usando la anotación de PROKKA (29) y Genbank, los alineamientos de los clusters del gen optrA y las referencias seleccionadas usando BLAST-N (30), y los softwares Artemis 18.0.3 y ACT 18.0.3 (31) del instituto Sanger-UK. Para la investigación de campo se priorizó el departamento con el mayor número de casos; se caracterizaron en total nueve casos. Se diseñó una encuesta para recopilar las variables sociales y demográficas, antecedentes clínicos, familiares, laborales y de alimentación. La información se analizó en Epi infoTM 7. Este estudio no requirió aprobación por un comité de ética por encontrarse en el contexto de la vigilancia en salud pública. Los datos demográficos de los pacientes se anonimizaron y la información recolectada en campo contó con consentimiento informado firmado por cada individuo. Todos los datos fueron manejados bajo protección de confidencialidad (ley 1581 de 2012 de Colombia).

RESULTADOS

De los 25 aislamientos recibidos, se confirmó la presencia de optrA en 23 (92%) Enterococcus faecalis (cuadro 1) de siete departamentos (Antioquia, Bogotá D.C., Casanare, Cesar, Norte de Santander, Santander y Valle del Cauca) y 10 instituciones. La gran mayoría (n=13; 56,5%) de pacientes fueron procedentes del departamento de Santander (cuadro 1). Del total de pacientes, 10 (43,5%) asistieron a consulta externa (servicio ambulatorio), ocho (34,8%) se encontraban hospitalizados y de los restantes no se obtuvo información (cuadro 1). La edad de los pacientes presentó un rango de entre 26 días y 91 años. La mayoría (n=14; 60,9%) fueron adultos mayores (>60 años); el 52.2% (n=12) corresponden a mujeres y la muestra de la que se aisló E. faecalis portador de optrA con más frecuencia fue orina (n =17; 73,9%). De los tres casos identificados en la población pediátrica, dos casos (uno de 26 días y otro de dos meses) corresponden a pacientes hospitalizados desde su nacimiento (cuadro 1).
CUADRO 1.

Datos demográficos y características microbiológicas de aislamientos clínicos resistentes al linezolid

Registro interno INS

Año

Departamento

Sexo / Edad (años)

Servicio

Muestra

Microrganismo

CIM[a] a linezolid (µg/mL)

Otras resistencias

PCR optrA

Variante OptrA[*] (Cai et al[a])

Otros genes de resistencia determinados por SGC

ST (CC[d])

Perfil genético Diversilab

MLSB[b]

Aminoglúcosidos

Tetraciclinas

Trimetoprima

Otros

RB 1734

2014

Bogotá

F / 13

Sin dato

Orina

E. faecium

32

VAN, TEI

-

NA

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

GMR-RA 227.16

2016

Santander

F / 28

C. Externa

Orina

E. faecalis

16

ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

6

GMR-RA 325.16

2016

Santander

M / 72

Urgencias

Sin dato

E. faecalis

8

ERY, MIN, TET

+

OptrA-2 (EDM)

ermB, lsaA

aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’)

tet(M), tet(L)

dfrG

fexA

16 (16)

17

GMR-RA 301.17

2017

Santander

F / 91

Sin dato

Orina

E. faecalis

>256

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

11

GMR-RA 319.17

2017

Bogotá

M / 83

Sin dato

Orina

E. faecalis

32

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

OptrA-5 (G1779A/sin; C1833T/sin)

ermA, ermB, lsaA, lnuB

aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’), spc

tet(M), tet(L)

dfrG

fexA, cat

476

15

GMR-RA 663.17

2017

Santander

M / 66

C. Externa

Pápulas perianales

E. faecalis

8

ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

16

GMR-RA 664.17

2017

Santander

M / 57

C. Externa

Orina

E. faecalis

8

ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

13

GMR-RA 39.18

2018

Santander

M / 64

C. Externa

Orina

E. faecalis

8

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

1

GMR-RA 402.18

2018

Cesar

F / 69

Sin dato

Orina

E. faecalis

>256

ERY, MIN, TET

+

OptrA-2 (EDM)

ermB, lsaA, lnuB

aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’), str

tet(M), tet(L)

dfrG

fexA, cat

16 (16)

16

GMR-RA 440.18

2018

Santander

M / 66

C. Externa

Orina

E. faecalis

8

ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

4

GMR-RA 524.18

2018

Santander

F / 27

C. Externa

Orina

E. faecalis

8

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

14

GMR-RA 541.18

2018

V. del Cauca

M / 0,02*

Hospitalizado

Líquido peritoneal

E. faecalis

32

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

OptrA-5 (G1779A/sin; C1833T/sin)

ermA, ermB, lsaA

aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’), spc

tet(M), tet(L)

dfrG

fexA, cat

476

12

GMR-RA 555.18

2018

Santander

M / SD

Sin dato

Orina

E. faecalis

4

ERY, MIN, TET

-

NA

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

GMR-RA 593.18

2018

Santander

F / 3

Sin dato

Orina

E. faecalis

32

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

10

GMR-RA 604.18

2018

Antioquia

M / 58

Hospitalizado

Tejido

E. faecalis

16

ERY, MIN, TET

+

OptrA-6 (EDD)

ermA, ermB, lsaA

aph(3’), spc

tet(M), tet(L)

dfrG

fexA

618 (59)

3

GMR-RA 636.18

2018

N. de Santander

F / 66

C. Externa

Úlcera varicosa

E. faecalis

32

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

7

GMR-RA 647.18

2018

Casanare

M / 79

UCI

Orina

E. faecalis

16

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

5

GMR-RA 648.18

2018

Casanare

M / <0,01**

UCI

Sangre

E. faecalis

16

ERY, MIN, TET

+

OptrA-2 (EDM)

ermB, lsaA

aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’)

tet(M), tet(L)

dfrG

fexA

16 (16)

9

GMR-RA 667.18

2018

Cesar

F / SD

C. Externa

Orina

E. faecalis

8

ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

8

GMR-RA 671.18

2018

Santander

F / 92

C. Externa

Orina

E. faecalis

8

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

12

GMR-RA 810.18

2018

Santander

F / 89

Sin dato

Orina

E. faecalis

32

CIP, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

18

GMR-RA 39.19

2019

Bogotá

F / 88

Hospitalizado

Orina

E. faecalis

16

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

2

GMR-RA 47.19

2019

Santander

F / 79

C. Externa

Orina

E. faecalis

16

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

12

GMR-RA 61.19

2019

Bogotá

M / 89

Hospitalizado

Orina

E. faecalis

16

CIP, LEV, ERY, MIN, TET, NIT, SXT

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

12

GMR-RA 109.19

2019

Santander

F / 25

Partos

Orina

E. faecalis

8

CIP, LEV, ERY, MIN, TET

+

NR

NR

NR

NR

NR

NR

NR

14

Las variantes fueron determinada usando resfinder.

Sustitución de aminoácidos según Cai J y cols.(8).

CIM: Concentración Inhibitoria Mínima.

Mácrolidos, lincosamidas y estreptograminas B.

Complejo clonal.

Registro interno INS Año Departamento Sexo / Edad (años) Servicio Muestra Microrganismo CIM[a] a linezolid (µg/mL) Otras resistencias PCR Variante OptrA[[a]) Otros genes de resistencia determinados por SGC ST (CC[d]) Perfil genético Diversilab MLSB[b] Aminoglúcosidos Tetraciclinas Trimetoprima Otros RB 1734 2014 Bogotá F / 13 Sin dato Orina E. faecium 32 VAN, TEI - NA NR NR NR NR NR NR NR GMR-RA 227.16 2016 Santander F / 28 C. Externa Orina E. faecalis 16 ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 6 GMR-RA 325.16 2016 Santander M / 72 Urgencias Sin dato E. faecalis 8 ERY, MIN, TET + OptrA-2 (EDM) ermB, lsaA aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’) tet(M), tet(L) dfrG fexA 16 (16) 17 GMR-RA 301.17 2017 Santander F / 91 Sin dato Orina E. faecalis >256 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 11 GMR-RA 319.17 2017 Bogotá M / 83 Sin dato Orina E. faecalis 32 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + OptrA-5 (G1779A/sin; C1833T/sin) ermA, ermB, lsaA, lnuB aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’), spc tet(M), tet(L) dfrG fexA, cat 476 15 GMR-RA 663.17 2017 Santander M / 66 C. Externa Pápulas perianales E. faecalis 8 ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 16 GMR-RA 664.17 2017 Santander M / 57 C. Externa Orina E. faecalis 8 ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 13 GMR-RA 39.18 2018 Santander M / 64 C. Externa Orina E. faecalis 8 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 1 GMR-RA 402.18 2018 Cesar F / 69 Sin dato Orina E. faecalis >256 ERY, MIN, TET + OptrA-2 (EDM) ermB, lsaA, lnuB aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’), str tet(M), tet(L) dfrG fexA, cat 16 (16) 16 GMR-RA 440.18 2018 Santander M / 66 C. Externa Orina E. faecalis 8 ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 4 GMR-RA 524.18 2018 Santander F / 27 C. Externa Orina E. faecalis 8 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 14 GMR-RA 541.18 2018 V. del Cauca M / 0,02* Hospitalizado Líquido peritoneal E. faecalis 32 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + OptrA-5 (G1779A/sin; C1833T/sin) ermA, ermB, lsaA aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’), spc tet(M), tet(L) dfrG fexA, cat 476 12 GMR-RA 555.18 2018 Santander M / SD Sin dato Orina E. faecalis 4 ERY, MIN, TET - NA NR NR NR NR NR NR NR GMR-RA 593.18 2018 Santander F / 3 Sin dato Orina E. faecalis 32 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 10 GMR-RA 604.18 2018 Antioquia M / 58 Hospitalizado Tejido E. faecalis 16 ERY, MIN, TET + OptrA-6 (EDD) ermA, ermB, lsaA aph(3’), spc tet(M), tet(L) dfrG fexA 618 (59) 3 GMR-RA 636.18 2018 N. de Santander F / 66 C. Externa Úlcera varicosa E. faecalis 32 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 7 GMR-RA 647.18 2018 Casanare M / 79 UCI Orina E. faecalis 16 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 5 GMR-RA 648.18 2018 Casanare M / <0,01** UCI Sangre E. faecalis 16 ERY, MIN, TET + OptrA-2 (EDM) ermB, lsaA aac(6’)-aph(2”), aadE, aph(3’) tet(M), tet(L) dfrG fexA 16 (16) 9 GMR-RA 667.18 2018 Cesar F / SD C. Externa Orina E. faecalis 8 ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 8 GMR-RA 671.18 2018 Santander F / 92 C. Externa Orina E. faecalis 8 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 12 GMR-RA 810.18 2018 Santander F / 89 Sin dato Orina E. faecalis 32 CIP, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 18 GMR-RA 39.19 2019 Bogotá F / 88 Hospitalizado Orina E. faecalis 16 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 2 GMR-RA 47.19 2019 Santander F / 79 C. Externa Orina E. faecalis 16 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 12 GMR-RA 61.19 2019 Bogotá M / 89 Hospitalizado Orina E. faecalis 16 CIP, LEV, ERY, MIN, TET, NIT, SXT + NR NR NR NR NR NR NR 12 GMR-RA 109.19 2019 Santander F / 25 Partos Orina E. faecalis 8 CIP, LEV, ERY, MIN, TET + NR NR NR NR NR NR NR 14 Las variantes fueron determinada usando resfinder. Sustitución de aminoácidos según Cai J y cols.(8). CIM: Concentración Inhibitoria Mínima. Mácrolidos, lincosamidas y estreptograminas B. Complejo clonal.

Perfil de susceptibilidad antimicrobiana

Todos los aislamientos optrA positivos fueron resistentes al linezolid, con una CIM entre 8 µg/mL y >256 µg/mL (cuadro 1). También fueron resistentes a la eritromicina, la minociclina y la tetraciclina. El 60,9% (n=14) fueron resistentes a la ciprofloxacina. Todas las muestras fueron sensibles a la ampicilina, la teicoplanina y la vancomicina

Diversidad genética de los aislamientos portadores de optrA

Los aislamientos de E. faecalis portadores de optrA se clasificaron en 17 patrones electroforéticos (similitud <65%), divididos en 14 perfiles únicos y tres grupos genómicos (figura 1): grupo 12, formado por cuatro aislamientos (GMR RA-671.18, GMR RA-541.18, GMR RA-47.19 y GMR RA-61.19) con similitud de 97,8% (indistinguibles entre sí), enviados de Santander, Valle del Cauca y Bogotá (figura 1 y cuadro 1); grupo 14, formado por GMR RA-524.18 y GMR RA-109.19, con similitud de 95,5%; y grupo 16 formado por GMR RA-402.18, GMR RA-663.17 y GMR RA-325.16 con similitud de 95,9%, recuperados en Santander y Cesar (figura 1 y cuadro 1).
FIGURA 1.

Dendrograma, imagen del gel virtual y matriz de similitud de aislamientos de Enterococcus faecalis positivos para optrA, tipificados con Diversilab®

Secuenciación del genoma completo y distribución de genes de resistencia

En los seis aislamientos analizados por secuenciación del genoma completo se identificaron tres variantes de optrA, optrA-2 “variante EDM” (n=3), optrA-5 (n=2) y optrA-6 “variante EDD” (n=1) (cuadro 1) y no se identificaron otros genes asociados con resistencia al linezolid, como genes cfr ó poxtA; tampoco se detectaron mutaciones en ARNr 23S ni en las proteínas ribosomales L3, L4 y L22. En cuanto a otros determinantes de resistencia, se detectó la presencia de diversos genes que codifican resistencia a aminoglucósidos [genes spc, aac(6’)-aph(2”), aph(3’)], fenicoles (genes cat, fexA), estreptograminas, macrólidos, lincosamidas (ermA, ermB, lsaA, lnuB), tetraciclinas [genes tet(M) y tet(L)] y trimetoprima-sulfametoxazol (dfrG). Además de optrA, todos los aislamientos fueron portadores de genes fexA, ermB, lsaA, tet(M), tet(L) y dfrG (cuadro 1).

Ambiente genético del gen optrA

El ambiente genético de optrA fue comparado in silico con datos previamente publicados en el NCBI. Todos los aislamientos presentaron genes de resistencia fexA y optrA localizados en la misma orientación (figura 2). En el entorno genético de aislamientos portadores de optrA-2 se observó la presencia de un segmento común formado por los genes “impB (gen de reparación de ADN asociado a plásmido), fexA y optrA”; esta estructura se ha asociado con plásmidos (figura 2a) (19). Además del segmento mencionado, los aislamientos GMR-RA 325.16 y GMR-RA 648.18 mostraron dos genes relacionados con trasposición bin3 (ADN invertasa del Tn552) –y tnpA (transposasa de Tn3), y más alejado de optrA, se detectó un locus que codifica la secuencia de inserción IS6 (figura 2a). En los aislamientos GMR-RA 541.18 (optrA-5) y GMR-RA 604.18 (optrA-6) se identificó el Tn6674-like conformado por ocho locus, distribuidos del modo siguiente: tres genes asociados con transposición (transposasas tnpA – C), cuatro genes de resistencia que fueron optrA, fexA, spc (resistencia a espectinomicina) y erm(A1) y una metiltransferasa (met) (figura 2b).
FIGURA 2.

Representación esquemática de ambiente genético del gen optrA. Las flechas indican la dirección de la transcripción. a. Representación esquemática de aislamientos portadores de optrA-2 comparados con la cepa pS7316 (LC499744). b. Representación esquemática de aislamientos portadores de optrA-5 y optrA-6, comparados con la plataforma Tn6674 del aislamiento TZ2 (MH225421).

Análisis filogenético y distribución geográfica

Se identificaron tres secuencias tipos, cada una asociada a una variante de optrA; tres aislamientos fueron ST16 “CC16” (optrA-2), dos fueron ST476 (optrA-5) y uno fue ST618 “CC59” (optrA-6) (cuadro 1). El árbol filogenético muestra que los tres aislamientos ST16 se encuentran relacionados genéticamente a pesar de haber sido aislados en diferentes departamentos; una situación similar se observa con los aislamientos ST476 (https://microreact.org/project/UUqRJN0yC/ed3e5466).

Estudio epidemiológico

Santander fue el departamento con el mayor número de casos (nueve en total provenientes de los municipios de Bucaramanga y Floridablanca, ciudades cercanas). Del total de casos, ocho fueron identificados en consultas ambulatorias, siete fueron clasificados como colonizados y seis casos eran adultos mayores (>60 años). En ninguno de los nueve individuos se identificó exposición previa al linezolid o alguna relación entre el servicio de hospitalización, antecedentes clínicos, familiares, ocupacionales o hábitos de alimentación y consumo.

DISCUSIÓN

En Colombia, los datos de la vigilancia nacional de resistencia en IAAS, usando el software WHONET5.6, indican que para 2018 la resistencia al linezolid en E. faecium es de 1,7% (n=1512) y en E. faecalis de 1,7% (n=12.051); estos datos muestran un leve incremento si se comparan con datos reportados a nivel mundial por diferentes programas de vigilancia como SENTRY, LEADER y ZAAPS (4-7). En nuestro estudio, la prevalencia de optrA en E. faecalis resistentes al linezolid fue de 96% (23); este dato es similar al reportado para 2016 en Alemania, donde la prevalencia de optrA fue del 90,9% en E. faecalis según lo reportado por el Instituto Robert Koch (centro nacional de referencia en Alemania). Las variantes optrA-2, optrA-5 y optrA-6 identificadas en este estudio han sido reportadas en humanos (4, 7, 8, 14, 21) y alimentos de origen animal (18, 19, 21); optrA-2 se ha identificado incluso en aguas residuales (18, 21). En Colombia, optrA-2 se ha descrito previamente en carne cruda (16, 21), mientras que es la primera vez que se reporta optrA5 y optrA-6. La variante más común fue optrA-2 (EDM) y aunque ninguno de estos aislamientos presentó mecanismos adicionales de resistencia al linezolid, todos fueron resistentes al linezolid con CIM entre 8 y >256 µg/mL, contrastando con los datos publicados por Cai y cols (14) donde aislamientos optrA-2 (EDM) presentaron una CIM al linezolid en el rango sensible e intermedio (=2 y 4 µg/mL, respectivamente); el estudio de Cai y cols. mostró algunas modificaciones en el ambiente genético de optrA-2, algunos aislamientos pierden el gen fex, mientras que otros presentaban el gen araC (regulador transcripcional) corriente arriba de optrA. Sin embargo, los autores sugieren que son necesarios más estudios para aclarar los factores relacionados con la regulación de optrA y los valores de CIM al linezolid (14). En nuestro caso, el ambiente genético de optrA-2 fue diferente al de los aislamientos del estudio de Cai y cols. (14); todos conservaron el gen fex en la misma dirección de optrA y ninguno presentó araC, y al igual que los investigadores mencionados consideramos necesario profundizar y evaluar los factores asociados con la resistencia al linezolid (CIM =8µg/mL) en nuestros aislamientos optrA-2. En cuanto al entorno genético de optrA, este fue diverso y asociado tanto a plásmido como a cromosoma, lo que sugiere que el mecanismo de diseminación de optrA se relaciona con transferencia horizontal y no con la diseminación de un clon (16, 21). Los aislamientos portadores de optrA-2 (ST16) presentaron un segmento común “optrA, fexA e impB”, el cual se ha asociado con diferentes plásmidos, en muestras de diversos orígenes y se ha identificado en países como Colombia, Estados Unidos, China, Alemania, España, Escocia, Irlanda, Suecia y Túnez, entre otros (4, 21, 32). Además del segmento mencionado, dos de los tres aislamientos optrA-2 (GMR-RA 325.16 y GMR-RA 648.18) presentaron los locus tnpA y bin3, relacionados con los transposones Tn3 y Tn552, respectivamente; estos transposones se han asociado con genes de resistencia mientras Tn552 se ha identificado en Enterococcus spp. y Staphylococcus spp., relacionado especialmente con betalactamasas (33); la estructura impB, fex, optrA, tnpA y bin3 detectada en nuestros aislamientos optrA-2, ha sido identificada en aislamientos de E. faecalis de Japón (pS7316; GenBank: LC499744.1) y Escocia (pWE0438) (32). Por otra parte, un aislamiento optrA-5 (GMR-RA 541.18; ST476) y otro optrA-6 (GMR-RA 604.18; ST618), presentaron el transposón cromosomal Tn6674-like (miembro de la familia Tn554), considerado uno de los nuevos mecanismos de diseminación de optrA (34), descrito recientemente en aislamientos de diferentes orígenes en países como China, Malasia, Taiwán, Francia y Túnez, (4, 21, 34), y reportado por primera vez en el continente americano (4). Li y cols. (34) describieron la presencia de formas intermediarias circulares de Tn6674, lo que sugiere que es un transposón activo capaz del escindirse del ADN huésped, formar una estructura circular e integrarse en un nuevo ADN, de igual forma que otros transposones de esta familia (34). Respecto de la diseminación de optrA en Colombia, se podría considerar un evento policlonal dado que se encontraron tres clases de secuencias tipo (ST). La más prevalente fue ST16 (50%), la cual es la ST más reportada a nivel mundial en aislamientos positivos para optrA y se ha identificado en aislamientos clínicos de Alemania, China, Dinamarca, Escocia y Tailandia (4, 8, 11, 16, 22-24, 32), así como en cerdos en Colombia (21). Igualmente, ST476 se ha identificado en aislamientos humanos (11, 14, 21) y de animales (11) mientras que, hasta la fecha, ST618 solo se ha reportado en animales (11) y este ST pertenece al CC59 al cual también pertenecen dos de los tres aislamientos reportados en carne cruda en Colombia (16). Aunque todos los aislamientos optrA positivos de este estudio fueron E. faecalis resistentes al linezolid, cabe resaltar que un estudio que evaluó la estructura poblacional de E. faecium resistente a la vancomicina (EfmRV) en Latinoamérica (35) reportó en Colombia un aislamiento de EfmRV portador de optrA pero sensible al linezolid; este fenómeno se ha descrito previamente en China (14). A la fecha, en la vigilancia nacional solo se recibe aislamientos no sensibles al linezolid para detección de optrA, por lo cual sería necesario evaluar este gen en nuestros aislamientos de Enterococcus spp. sensibles al linezolid para establecer la prevalencia de optrA en este tipo de aislamientos en Colombia. En los aislamientos de este estudio, adicional a optrA se identificó una combinación de diferentes determinantes de resistencia a múltiples antimicrobianos (fexA, ermB, lsaA, tet(M), tet(L) dfrG) y al igual que otros estudios podemos sugerir que la propagación de optrA en diferentes ambientes (comunidad, hospital o ambiente agrícola) puede estar dada posiblemente por la presión selectiva ejercida por antimicrobianos diferentes a las oxazolidinonas (11, 24). En este estudio, el 43% de los individuos en los que se aisló E. faecalis positivo para optrA acudieron a consulta externa. De los nueve casos a los que se les realizó encuesta siete fueron considerados colonizados; esto sugiere que estos individuos son portadores y, de manera similar a otros estudios, no fue posible establecer el factor de riesgo asociado (14, 24). Cai y cols. (14) sugieren que estos individuos sanos son portadores comensales de E. faecalis positivos para optrA y esta puede ser una de las formas de propagación de estos patógenos (14). Por otra parte, ocho individuos del estudio se encontraban ubicados en diferentes servicios de hospitalización. De ellos, se revisó la historia clínica de dos niños (26 días y dos meses, respectivamente) y se comprobó que nacieron por cesárea y se encontraban hospitalizados desde su nacimiento, lo cual permite sugerir que presentaron una infección asociada a la atención en salud. Por lo anterior, podemos sugerir que, en Colombia, circula E. faecalis positivo para optrA a nivel tanto comunitario como hospitalario, lo cual complementa los datos de presencia en nuestro país de optrA en alimentos de origen animal y en animales. Dentro de las limitaciones de este estudio esta no evaluar aislamientos sensibles y no contar con todos los aislamientos a nivel nacional porque la vigilancia es voluntaria. Adicionalmente, no se realizaron ensayos de transferencia de resistencia ni caracterización completa de plásmidos por una limitación técnica del tipo de secuenciación usada. En conclusión, nuestro estudio describe que en los aislamientos clínicos de E. faecalis recibidos en la vigilancia nacional el principal mecanismo de resistencia a linezolid es el gen optrA. Estos aislamientos presentan alta diversidad genética, con diferentes clones y variantes de optrA relacionados con dos tipos de estructuras y diferentes elementos genéticos móviles. Teniendo en cuenta que, en Colombia, optrA se ha identificado en humanos, alimentos y animales es importante reforzar la detección de este mecanismo de resistencia a través de una vigilancia integrada con el fin de comparar datos, establecer dinámicas de transmisión y estrategias de prevención que permitan contener la diseminación de optrA en los diferentes con base en el concepto de “una sola salud”.

Financiamiento.

Los reactivos para la caracterización fenotípica y detección del gen optrA utilizados en la vigilancia nacional estuvieron a cargo del Instituto Nacional de Salud. Los reactivos usados en este trabajo han sido parcialmente financiados por la Red PulseNet para América Latina y el Caribe (OPS/OMS).

Declaración.

Las opiniones expresadas en este manuscrito son únicamente responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente las de la Revista Panamericana de Salud Pública o la Organización Panamericana de la Salud.
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1.  Tn6674 Is a Novel Enterococcal optrA-Carrying Multiresistance Transposon of the Tn554 Family.

Authors:  Dexi Li; Xing-Yun Li; Stefan Schwarz; Mengyan Yang; Su-Mei Zhang; Wenbo Hao; Xiang-Dang Du
Journal:  Antimicrob Agents Chemother       Date:  2019-08-23       Impact factor: 5.191

2.  Detection of the optrA gene in a clinical ST16 Enterococcus faecalis isolate in Denmark.

Authors:  Veronika Vorobieva; Louise Roer; Ulrik S Justesen; Frank Hansen; Niels Frimodt-Møller; Henrik Hasman; Anette M Hammerum
Journal:  J Glob Antimicrob Resist       Date:  2017-05-30       Impact factor: 4.035

3.  Five-Year Summary of In Vitro Activity and Resistance Mechanisms of Linezolid against Clinically Important Gram-Positive Cocci in the United States from the LEADER Surveillance Program (2011 to 2015).

Authors:  Michael A Pfaller; Rodrigo E Mendes; Jennifer M Streit; Patricia A Hogan; Robert K Flamm
Journal:  Antimicrob Agents Chemother       Date:  2017-06-27       Impact factor: 5.191

4.  Detection of the Novel optrA Gene Among Linezolid-Resistant Enterococci in Barcelona, Spain.

Authors:  Jordi Càmara; Mariana Camoez; Fe Tubau; Miquel Pujol; Josefina Ayats; Carmen Ardanuy; M Ángeles Domínguez
Journal:  Microb Drug Resist       Date:  2018-08-28       Impact factor: 3.431

5.  Evolving oxazolidinone resistance mechanisms in a worldwide collection of enterococcal clinical isolates: results from the SENTRY Antimicrobial Surveillance Program.

Authors:  L M Deshpande; M Castanheira; R K Flamm; R E Mendes
Journal:  J Antimicrob Chemother       Date:  2018-09-01       Impact factor: 5.790

6.  Abundance and diversity of the faecal resistome in slaughter pigs and broilers in nine European countries.

Authors:  Patrick Munk; Berith Elkær Knudsen; Oksana Lukjancenko; Ana Sofia Ribeiro Duarte; Liese Van Gompel; Roosmarijn E C Luiken; Lidwien A M Smit; Heike Schmitt; Alejandro Dorado Garcia; Rasmus Borup Hansen; Thomas Nordahl Petersen; Alex Bossers; Etienne Ruppé; Ole Lund; Tine Hald; Sünje Johanna Pamp; Håkan Vigre; Dick Heederik; Jaap A Wagenaar; Dik Mevius; Frank M Aarestrup
Journal:  Nat Microbiol       Date:  2018-07-23       Impact factor: 17.745

Review 7.  [Resistance to "last resort" antibiotics in Gram-positive cocci: The post-vancomycin era].

Authors:  Sandra Rincón; Diana Panesso; Lorena Díaz; Lina P Carvajal; Jinnethe Reyes; José M Munita; César A Arias
Journal:  Biomedica       Date:  2014-04       Impact factor: 0.935

8.  Distribution of optrA and cfr in florfenicol-resistant Staphylococcus sciuri of pig origin.

Authors:  Run Fan; Dexi Li; Andrea T Feßler; Congming Wu; Stefan Schwarz; Yang Wang
Journal:  Vet Microbiol       Date:  2017-09-01       Impact factor: 3.293

9.  Characterization of poxtA, a novel phenicol-oxazolidinone-tetracycline resistance gene from an MRSA of clinical origin.

Authors:  Alberto Antonelli; Marco Maria D'Andrea; Andrea Brenciani; Cesira L Galeotti; Gianluca Morroni; Simona Pollini; Pietro Emanuele Varaldo; Gian Maria Rossolini
Journal:  J Antimicrob Chemother       Date:  2018-07-01       Impact factor: 5.790

10.  Comparative genomics of global optrA-carrying Enterococcus faecalis uncovers a common chromosomal hotspot for optrA acquisition within a diversity of core and accessory genomes.

Authors:  Ana R Freitas; Ana P Tedim; Carla Novais; Val F Lanza; Luísa Peixe
Journal:  Microb Genom       Date:  2020-03-09
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1.  Mobile Oxazolidinone Resistance Genes in Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria.

Authors:  Stefan Schwarz; Wanjiang Zhang; Xiang-Dang Du; Henrike Krüger; Andrea T Feßler; Shizhen Ma; Yao Zhu; Congming Wu; Jianzhong Shen; Yang Wang
Journal:  Clin Microbiol Rev       Date:  2021-06-02       Impact factor: 50.129

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