Dr. Rafael Cantón Moreno

Interpretación clínica del antibiograma:Enterobacterias y bacilos Gram-negativos

no fermentadores

Servicio de MicrobiologíaHospital Universitario Ramón y Cajal. Madrid

Departamento de Microbiología II. Universidad Complutense. Madrid

Servicio de Microbiología

Gram Negativos Multirresistentes: Estado actual y solucionesCurso pre-congreso de Resistencia Bacteriana

Congreso Chileno de Infectología. 5 de noviembre de 2008

Patógenos multirresistentes: concepto

� Microorganismo multirresistente : Resistencia a tres o más

antimicrobianos (grupos / familias) utilizados de elección en

el tratamiento de las infecciones producidas por este

- Aplicado inicialmente a Mycobacterium tuberculosis

Staphylococcus aureus (SARM)

Streptococcus pneumoniae …

- Posteriormente a bacterias con resistencia intrínseca:

Stenotrophomonas maltophilia

Acinetobacter baumannii

Burkholderia cepacia …- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

� Diseminación de bacterias multi-R y genes asociados

� Limitación del tratamiento antimicrobiano

Patógenos multirresistentes: concepto

� Resistencia cruzada (resistencia de clase)

- mecanismo de R que afecta a antibióticos de la misma familia

� Multirresistencia (resistencia múltiple, co-resistencia)

- varios mecanismos de R, afectan a distintas familias de antibióticos

� Resistencia pleiotrópica

- un mecanismo de R que afecta a antibióticos de diferentes familias

E. coli ciprofloxacinaR (mutaciones en topoisomerasa)S. aureus meticilinaR (producción de PBP2a)

P. aeruginosa con mecanismos de R por eflujo S. pneumoniae con alteraciones ribosomales

P. aeruginosa, A. baumannii multirresistente SARM, S. pneumoniae multirresistente

Patógenos multirresistentes: concepto

� Microorganismo pan-resistente 1

� Microorganismo extremadamente resistente (XDR) 2

- ausencia de opciones terapéuticas disponibles - aplicado a Mycobacterium tuberculosis y a

bacilos Gram-negativos en infección nosocomial

1Falagas & Kasiakou. Clin Microbiol Infect 2005:11:1049-50 2Paterson & Doi. Clin Infect Dis 2007; 45:1179-81

Acinetobacter baumannii multirresistente

Capitalismo genético

Patógenos multirresistentes

� Enterobacteriaceae

- beta-lactamasas de espectro extendido (BLEE)

- carbapenemasas: metalo-betalactamasas

oxacilinasas (OXA)

carbapenemasas de clase A (KPC)

� Pseudomonas aeruginosa - Acinetobacter baumannii

- carbapenemasas: metalo-betalactamasas

oxacilinasas (OXA)

carbapenemasas de clase A (KPC)

Patógenos multirresistentes

� Las Enterobacteriaceae y bacilos-gram-negativos no fermentadores

son el paradigma del capitalismo genético1,2

- acumulación de mutaciones

- acumulación de genes de resistencia (emergentes)

- BLEE (blaESBL) y carbapenemasas (blaVIM, blaKPC, …)- metilasas de aminoglicósidos (arm, rmt, …)- enzimas modificantes de aminoglicósidos- resistencia a quinolonas [qnr, qepA, aac(6`)-Ib-cr]- resistencia a sulfamidas (sul) y trimetoprim (dhr)

- plataformas genéticas eficientes de adquisición (integrones, IS)

y dispersión (plásmidos, transposones) de genes de resistencia

1Baquero, Coque, Cantón. ASM News 2003; 69: 547-512Cantón, Coque, Baquero. Curr Opin Infect Dis 2003; 16:315-25

Patógenos multirresistentes: las evidencias

Nuevas amenazas en Gram negativos …

� Resistencia a carbapenems en enterobacterias

- VIM-1 en cepas de E. coli con CMY-2 (Greece) Miriagou et al. Antimicrob Agents Chemother 2003; 47: 395-7

- epidemias por K. pneumoniae VIM-1 (Grecia, Francia, España)Giakkoupi J Clin Microbiol 2003; 41:3893-6, Tato et al Clin Infect Dis 2007; 45:1171-8

- KPC-2 en K. pneumoniae, E. coli y Salmonella spp.Miriagou et al. Antimicrob Agents Chemother 2003;47:1297-300

Bratu et al. Clin Infect Dis 2007; 44: 972-5

� Resistencia plasmídica a quinolonas por distintos m ec.

- dispersión mundial en enterobacterias con otros mecanismos de R Robicsek et al. Lancet Infect Dis 2006; 6:629-40

- mecanismo de resistencia de bajo nivel con importancia clínica Poirel et al. Clin Microbiol Infect. 2008

Patógenos multirresistentes: las evidencias

Interpretación clínica del antibiograma (lectura interpretada)

¿Podemos hacer algo?

Lectura “interpretada” del antibiograma

1.- Establecer el fenotipo de sensibilidad y de resistencia

2.- Deducir el posible mecanismo de resistencia

3.- Predecir el fenotipo previamente determinado e inferir laactividad de los antibióticos sobre los microorganismosque presente este fenotipo

Patrice Courvalin, ASM News, 1992

MicroorganismoIdentificación

+antibiograma

Informe de resultados

Interpretación

del antibiograma

Deducción del fenotipo de resistencia

Deducción del mecanismo de resistencia implicado

Inferencia del fenotipode resistencia con

trascendencia clínica

Redefinición de la interpretación clínica de los resultados Deducción de la sensibilidad a antibióticos no estudiados

R. Cantón. Enferm Infecc Microbiol Clin 2002; 20: 176-186

� Detección de nuevos mecanismos de resistencia

� Análisis de la epidemiología de la resistencia

� Adecuación del tratamiento antibiótico

� Control de la política de antimicrobianos

� Mejora de la calidad:- control de validación de los resultados

- aumento del valor añadido del antibiograma- optimización de los antibióticos estudiados

R. Cantón. Enferm Infecc Microbiol Clin 2002; 20: 176-186

“Lectura interpretada”: beneficios

Dos ejemplos: - Resistencia a carbapenems en P. aeruginosa

- BLEE en Enterobacteriaceae

P. aeruginosa: fenotipos de resistencia a beta-lactámicos

TIC TCC PIP PTZ CAZ FEP ATM IPM MPM

Salvaje S S S S S S S S S

TEM-1-2, PSE-1-4 R S I/R S S S S S S

OXA-3 I/R I/R S/I/R S/I/R S S S S S

↑↑↑↑ AmpC parcial I R I I I S/I R S S

↑↑↑↑ AmpC total I/R R I/R I/R R I/R R S S

PER-1-2, VEB-1 R S S/I S R R R S S

TEM, SHV-BLEE R S R S R R R S S

OXA-BLEE R R R R R R R S S

IPM, VIM, SPM R R R R R R S I/R I/R

GES-2 R S R S I/R I/R R I/R I/R Pérdida OprD S S S S S S S I/R S/I

MexAB-OprM R R I/R I/R I/R I/R I/R S I/R

MexCD-OprJ S S I I S I/R I S I

MexEF-OprN S S I I S I/R I I/R* I

MexXY-OprM S S I I S I I S I

P. aeruginosa: Déficit de porinas (OprD)

TicarcilinaPiperacilinaPiper/tazobCeftazidimaCefepimeAztreonamImipenemMeropenem

<16<16<16

124

164

CMI

SSSSSSR

S/s

Real

SSSSSSRI

Interpret.

P. aeruginosa con expresión de AmpC Inducible

FEP

CAZ

PIP

IPM

MPM

ATM

P. aeruginosa: hiperexpresión de bombas de expulsión activa

IPM MPMCAZTCC

FEP AMC ATM FAM

AKTOBGM CIP

SXTPIP DOX FOX

Producción AmpC (basal)+

Mex AB-OprM

Déficit parcial de porinas (Opr D)+

P. aeruginosa: producción de metalo-enzimas

TicarcilinaPiperacilinaPiper/tazobCeftazidimaCefepimeAztreonamImipenemMeropenem

>64>64>6464324

>16>16

CMI

R RR RR RR RR RS SR RR R

Real Intepr.CAZ

PIP

FEP

ATM

MPM

IPM

IP: imipenemIPI: imipenem + EDTA

� Enzimas de Clase B: IPM (18 tipos), VIM (11 tipos), SPM, GIM…- afectan a casi todos los beta-lactámicos (excepto aztreonam),

incluidos los carbapenems- genes asociados a integrones de clase 1, normalmente

localizados en plásmidos, y con otros genes de resistencia

� Distribución geográfica y prevalencia variable

� Mecanismo de resistencia emergente (P. aeruginosa y más recientemente en Acinetobacter y enterobacterias)

� Limitaciones terapéuticas importantes

P. aeruginosa: metalo-beta-lactamasas adquiridas

Epidemiología de las MBL en P. aeruginosa

Tipo VIMTipo IMP

1988: Primera MBL IMP en P. aeruginosa

1997: Primera MBL VIM en P. aeruginosa

Tipo SPM

1997: Primera MBL SPM en P. aeruginosa

2002: Primera MBL GIM en P. aeruginosa

P. aeruginosa: resistencia a carbapenems

www.eucast .org

Definición

� Enzimas capaces de hidrolizar cefalosporinas de amplio espectroy monobactams pero no cefamicinas o carbapenems, son inhibidas por inhibidores de ß-lactamasas, sus determinantes genéticos se encuentran generalmente en plásmidos y derivan de otras enzimas con menor espectro hidrolítico

Perfil típico en Escherichia coli o Klebsiella pneumoniae

Ampicilina R Cefotaxima S/I/R (R)*Amox/clav. S/I Ceftazidima S/I/R (R)*Ticarcilina R Aztreonam S/I/R (R)*Cefazolina R Cefepima S/I/R (R)*Cefuroxima I/R (R)* Imipenem SCefoxitina S Meropenem S

*lectura interpretada

ß-lactamasas de espectro extendido

Emergencia de BLEE 1983– ......

Dispersión de BLEEy epidemias nosocomiales 1985–2000

Multi-clonalidad (alodemia) 1995–2005

Alodemia, epidemia, dispersión de plásmidos y genes bla 2000– ……

Emergencia, evolución y prevalencia de BLEE

Cantón & Coque. Curent Opin Microbiol 2006; 9:466-75

Enterobacteriaceae y ß-lactamasas de espectro extendido

SHVTEM

CTX-M OXA

Otras

++ ++++ + +/-Prevalencia

20052007

Enterobacteriaceae productoras de BLEE (CTX-M)

2001-2002

Endemic Spordic reports

Caracteristicas 1980’s – 2000 2000’s - …

Epidemiología Epidemias hospitalarias

Raras en la comunidad

Estructura poblacional compleja

(epidemias policlonales, alodemias)

Aumento en pacientes no

hospitalarios (influx to hospitals)

Prevalencia Variable en distintos hospitales

K. pneumoniae (+++)

Enterobacter (+)

E. coli, Salmonella (-/+)

Incremento mundial, pero diferente

según unidad, áreas, …

E. coli (+++),

K. pneumoniae, Enterobacter (++)

Salmonella (+)

Factores de

riesgo

UCI, hospitalizacion prolongada

Cateter venoso, sonda urinaria

ß-lactámicos y aminoglicósidos

Instituciones socio-sanitarias

Infecciones urinaria

Fluoroquinolonas

Enzimas TEM / SHV TEM / SHV <<<< CTX-M

Aumento del número de variantes

ß-lactamasas de espectro extendido: cambio epidemiológico

BLEE: fenotipos de sensibilidad

Microorganismo AMP AMC TIC PIP P/T KZ CXM FOX CTX CAZ FEP ATM IMP

E. coli

Klebsiella spp.

Salmonella spp.

Proteus spp.

R I/S R R S/I R I/R

↓↓↓↓R

S S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S

Enterobacter

C. freundii

S. marcescens

M. morganii

R R R R S/I R I/R

↓↓↓↓R

S/I/R S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S

P. aeruginosa

R R R R S/I R R R R S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S/I/R

↓↓↓↓R

S

Haemophilus spp

R S - - - - R - S/I/R

↓↓↓↓R

- - - S

Klebsiella pneumoniae - BLEE

Klebsiella pneumoniae Klebsiella pneumoniae ESBL (+)

Doble sinergia – BLEE

� BLEE: Jarlier et al. Rev Infect Dis 1998 10:867-878

- Modificaciones: - reducción de distancia (20 mm) y alto inóculo

- cef. 4ª gen. (cefepime) en productores de AmpC

- limitaciones: - aislados con alteración de permeabilidad

- hiperproductores de TEM-1/SHV-1

- BLEE + IRT (beta-lactamasas tipo CMT)

- falsos positivos: - K. oxytoca, P. vulgaris

- S. maltophilia, Acinetobacter spp.

- hiperproducción SHV-1 (E. coli, K. pneumoniae)

- productores de AmpC (con sulbactam)

Stenotrophomonas maltophilia (L1+ L2 enzymes)

AMC

CPM

CTX

CAZ

ATM

ATM ATM

AMP AMP

CTXCTX

CAZ CAZAMCAMC

AMP PIP CEF

CXM CAZ FOX

CTX AMC FEP

ATM IPM

Proteus vulgaris

Proteus vulgarisHiperproducción de b-lactamasa cromosómica (Clase A)

Ampicilina

Ticarcilina

Piperacilina

Piper/Tazo

Amox/clav

Cefalotina

Cefoxitina

Cefuroxima

Cefotaxima

Ceftazidima

Cefepime

Aztreonam

Imipenem

>256

8->256

8->256

8-32

4-8

>256

2-4

>256

2-8

0,12-0,5

0,5-2

0,5-2

0,5-2

CMI

RRRSSRSRRS?S?S?S

Interpretada

Rr/Rr/RSSRSRr/RSS/rS/rS

Real

CTX CTX+CLAV-4 µg

CTX+CLAV

30+10 µg

CLAV -10 µg

CTX-30 µgAMC (20:10 µg)

CTX-30 µg

Cefotaxima

Cefotaxima+

clavulanate

BLEE (Escherichia coli)

Fenotipo AMP AMC FOX C3G C4G AZT CAR

Natural S S S S S S S

TEM-1 R S S S S S S

BLEE R S/r S S/R S/R S/R S

IRT R R S S S S S

Cefamicinasa R R R r/R S r/R S

BLEE: b-lactamasa de espectro extendido; IRT: b-lac tamasa resistente a inhibidores

� Importancia en el control epidemiológico� Trascendencia en la elección del tratamiento

CPM

AmpC inducible + BLEE AmpC � + BLEE

AMPAMP

IMPIMP

CTX

CTX

CPMCPM

CAZCAZ

AmpC inducible AmpC �

AMP

AMP

AMCAMCCTX

CTX

CPMCPM

CAZCAZ

Enterobacter aerogenes

No utilizar: - cefotaxima/ceftazidima- cefepima- no ß-lactámicos (perfil)

Posible uso de:

- carbapenems

Control epidemiológico

- dispersión. clonal

- “elementos genéticos”

No utilizar: - cefotaxima/ceftazidima- piper/tazobactam

Posible uso de:

- cefepima- carbapenems- no-ß-lactámicos

Control epidemiológico

- disp. clonal

BLEE - Opciones terapéuticas

Grupo Antimicrobiano Comentario

ß-lactámico/ inhibidor de ß-lactamasas

Amoxicilina/clavulánico

Escasa experiencia infec. sistémica Útil en infección urinaria

Piperacilina/tazobactam Variable en infección sistémica Necesario estudio de sensibilidad

Cefalosporinas/clavulánico Ausencia de formulaciones Diferente farmacocinética

Metoxi-ß-lactámicos

Cefoxitina Rápido desarrollo de mutantes de permeabilidad

Moxalactam Escasa experiencia. Efectos 2os

Carbapenems* Impimen/meropenem Ertapenem

ß-lactámicos de elección Vigilar resistencia en otros patógenos

Aminoglicósidos Necesario estudio de sensibilidad

Quinolonas Incremento de la resistencia

Otros Fosfomicina Colistina

Necesario estudio de sensibilidad Decontaminación intestinal

*Pitout & Laupland. Lancet Infect Dis 2008; 8:159-66

BLEE

¿Podemos tratar las infecciones pormicroorganismos productores de BLEEcon cefalosporinas de amplio espectro?

¿Debemos modificar siempre el valorde sensibilidad a resistente en unacepa con BLEE?

Paterson et al. J Clin Microbiol 2001; 39:2206-12

0

20

40

60

80

100

<1 2 4 8 16

MIC (mg/L), 3rd / 4th gen. cephalosporin

% o

f clin

ical

failu

re w

ith

ceph

alos

porin

trea

tmen

t

Clinical outcome of 3er/4th gen. cephalosporins treatment inpatients with serious infections due to ESBL-organisms

≤ 1 mg/LEUCAST susceptiblebreakpoint

≤ 8 mg/LCLSI

susceptiblebreakpoint

(without confir-matory test)

A murine thigh infection model demonstrated that the % T>CMI was similar intherapy (3rd/4th gen. cephalosporins) against ESBL and non ESBL groups

Andes & Craig. Clin Microbiol Infect 2005; 11 (Supp. 6): 10-7

- PK/PD breakpoint is independent of resistancemechanisms

- The ß-lactam MIC of anESBL-producing isolatecan be used to predictlikely human outcomesfrom PK/PD models

ESBL & Enterobacteriaceae

MacGowan A. Clin Microbiol Infect 2008; 14 (Suppl 1):166-8

S

R

EUCASTbreakpoints

≤1 mg/L / >2 mg/L

TAR at T>MIC (30% for ceftriaxone) for a static to one log pathogen

kill at 24 h is taken to be most predictive of outcomes in humans

Monte-Carlo simulations and target attainment rates (TAR) forintravenous ceftriaxone 2 g every 24 h

ESBL & Enterobacteriaceae

EUCAST expert rules in antimicrobial susceptibility testing

Oxyimino-cephalosporins and Enterobacteriaceae (ESBL)

Rule

No.

Rule Exceptions Scientific basis Grade* References

9.1* If R or I to any 3rd or 4 th gen. oxyimino-ceph. (i.e.

cefepime, cefotaxime, cefpirome, cefpodoxime,

ceftazidime or ceftriaxone) or aztreonam, test for ESBL.

If positive, edit the S result for any of these

cephalosporins, including 4 th gen. agents and for

aztreonam, to I and edit the I result to R.

ESBL producers may appear susceptible to penicillin/ ß-

lactamase inhibitor combinations. The use of these

combinations against ESBL producers remains

controversial, and should be approached with caution. If

ESBL negative see rule 9.2.

A few ESB producers may

appear S in vitro to some 3rd

or 4 th gen. oxyimino-

cephalosporin or aztreonam.

Efficacy of cefotaxime,

ceftazidime and ceftriaxone

against ESBL-producing

isolates with MICs lower than

2 mg/L remains to be fully

documented

C Burn-Buisson

et al. 1987

Jarlier V et al.,

1988.

Livermore DM

and Brown DF,

2001.

Wong-

Beringer A et

al., 2002.

Paterson D

and Bonomo

R, 2005

Paterson DL et

al. 2004

Bhavnani SM

et al. 2006

* Enterobacteriaceae (for Klebsiella oxytoca and Citrobacter koseri see 9.3)

A. There is clinical evidence that reporting the test result as susceptible leads to clinical failures

B. Evidence is weak based only on a few case reports or on experimental models. It is presumed that reporting the test as susceptible my lead to clinical failures

C. There is currently no clinical evidence, but microbiological data suggest that clinical use of the agent should be discouraged

� Clinically Susceptible (S)

- a micro-organism is defined as susceptible by a level of antimicrobial activity associated with a

high likelihood of therapeutic success

� Clinically Intermediate (I)

- a micro-organism is defined as intermediate by a level of antimicrobial agent activity associated

with uncertain therapeutic effect. It implies that an infection due to the isolate may be appropriately

treated in body sites where the drugs are physically concentrated or when a high dosage of drug

can be used; it also indicates a buffer zone that should prevent small, uncontrolled, technical

factors from causing major discrepancies in interpretations

� Clinically Resistant (R)

- a micro-organism is defined as resistant by a level of antimicrobial activity associated with a high

likelihood of therapeutic failure

EUCAST definitions of clinical breakpoints

Clinical resistance and clinical breakpoints

BLEE - Opciones terapéuticas

Grupo Antimicrobiano Comentario

ß-lactámico/ inhibidor de ß-lactamasas

Amoxicilina/clavulánico

Escasa experiencia infec. sistémica Útil en infección urinaria

Piperacilina/tazobactam Variable en infección sistémica Necesario estudio de sensibilidad

Cefalosporinas/clavulánico Ausencia de formulaciones Diferente farmacocinética

Metoxi-ß-lactámicos

Cefoxitina Rápido desarrollo de mutantes de permeabilidad

Moxalactam Escasa experiencia. Efectos 2os

Carbapenems* Impimen/meropenem Ertapenem

ß-lactámicos de elección Vigilar resistencia en otros patógenos

Aminoglicósidos Necesario estudio de sensibilidad

Quinolonas Incremento de la resistencia

Otros Fosfomicina Colistina

Necesario estudio de sensibilidad Decontaminación intestinal

*Pitout & Laupland. Lancet Infect Dis 2008; 8:159-66

MicroorganismoIdentificación

+antibiograma

Informe de resultados

Interpretación

del antibiograma

Deducción del fenotipo de resistencia

Deducción del mecanismo de resistencia implicado

Inferencia del fenotipode resistencia con

trascendencia clínica

Redefinición de la interpretación clínica de los resultados Deducción de la sensibilidad a antibióticos no estudiados

R. Cantón. Enferm Infecc Microbiol Clin 2002; 20: 176-186

Dr. Rafael Cantón Moreno

Interpretación clínica del antibiograma:Enterobacterias y bacilos Gram-negativos

no fermentadores

Servicio de MicrobiologíaHospital Universitario Ramón y Cajal. Madrid

Departamento de Microbiología II. Universidad Complutense. Madrid

Servicio de Microbiología

Gram Negativos Multirresistentes: Estado actual y solucionesCurso pre-congreso de Resistencia Bacteriana

Congreso Chileno de Infectología. 5 de noviembre de 2008

P. aeruginosa: producción de metalo-enzimas

VIM-2