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Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12022 (2023) Citare questo articolo

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L'Escherichia coli patogeno extraintestinale (ExPEC) che produce β-lattamasi a spettro esteso (ESBL) causa gravi infezioni umane a causa dei loro profili di virulenza e resistenza multifarmaco (MDR). Abbiamo caratterizzato 144 ceppi ExPEC (raccolti da un istituto oncologico terziario) in termini di spettro di sensibilità antimicrobica, varianti ESBL, modelli di fattori di virulenza (VF) e classificazione del filogruppo di Clermont. I test sviluppati di amplificazione della polimerasi ricombinasi multiplex e di amplificazione elicasi-dipendente (tHDA) termofila per il rilevamento di blaCTX-M, blaOXA, blaSHV e blaTEM, rispettivamente, sono stati convalidati utilizzando i risultati del sequenziamento PCR. Tutti gli isolati ESBL-ExPEC portavano i geni blaCTX-M con la seguente frequenza di prevalenza delle varianti: blaCTX-M-15 (50,5%) > blaCTX-M-55 (17,9%) > blaCTX-M-27 (16,8%) > blaCTX-M -14 (14,7%). Il test di amplificazione della polimerasi ricombinasi multiplex aveva una sensibilità e una specificità del 100% per blaCTX-M, blaOXA, blaSHV, mentre tHDA aveva una sensibilità dell'86,89% e una specificità del 100% per blaTEM. I geni VF hanno mostrato la seguente frequenza di prevalenza: traT (67,4%) > ompT (52,6%) > iutA (50,5%) > fimH (47,4%) > iha (33,7%) > hlyA (26,3%) > papC (12,6%) > cvaC (3,2%), negli isolati ESBL-ExPEC appartenenti ai filogruppi A (28,4%), B2 (28,4%) e F (22,1%). La distribuzione di traT, ompT, hlyA e filogruppo B2 era significativamente diversa (P < 0,05) tra gli isolati ESBL-ExPEC e non-ESBL-ExPEC. Pertanto, questi test di amplificazione del gene della resistenza isotermica senza apparecchiature contribuiscono al trattamento e al controllo efficaci dell'ExPEC virulento, in particolare dei ceppi di resistenza antimicrobica.

Le β-lattamasi a spettro esteso (ESBL) nelle Enterobacteriaceae sono classificate dall'Organizzazione Mondiale della Sanità come la causa più critica di resistenza antimicrobica (AMR) che richiede la scoperta di nuovi antibiotici1. Inoltre, la maggior parte delle Enterobacteriaceae produttrici di ESBL sono anche multiresistenti ai farmaci (MDR), gravando sul trattamento2. L'Escherichia coli patogeno extraintestinale (ExPEC) è un importante organismo produttore di ESBL che, oltre all'intestino, infetta il tratto urinario, il flusso sanguigno, la meningite e le ferite e causa sepsi. La resistenza antimicrobica associata all’ESBL nell’ExPEC non è diffusa solo in ambito sanitario ma anche nelle infezioni acquisite in comunità3. L’aumento globale dei ceppi ESBL-ExPEC sta causando perdite cliniche ed economiche di entità simile a quelle causate dall’E. coli patogeno. A differenza dell'E. coli patogeno intestinale o dell'E. coli commensale, definire l'origine o il serbatoio primario dell'ExPEC rappresenta la sfida principale nel suo trattamento4. Inoltre, l’influenza dei geni dell’AMR e dei fattori di virulenza (VF) sulla patogenicità dell’ExPEC è diventata una seria preoccupazione globale. Pertanto, i ricercatori si affidano principalmente alla genotipizzazione ExPEC per esplorare l’associazione tra i geni AMR, la VF e la loro distribuzione filogenetica.

La distribuzione di E. coli produttore di ESBL (ESBL-E coli) nelle infezioni extraintestinali è diversificata e varia tra le diverse regioni geografiche. La diffusione clonale di E. coli ST131 (associata a infezioni ExPEC, in particolare infezioni del tratto urinario e del flusso sanguigno) ha contribuito alla diffusione globale del clone MDR5. Tra i geni ESBL, blaCTX-M-15 è altamente prevalente, seguito dai geni CTX-M, TEM, SHV, PER, VEB, GES, BES, TLA e OXA6. L'E. coli commensale nei bovini, suini e polli sani funge da serbatoio di geni AMR7. La prevalenza dei geni CTX-M è maggiore nell'E. coli uropatogeno (UPEC) rispetto agli isolati commensali di volontari sani8. Inoltre, gli ESBL produttori di Enterobacterales (ESBL-Enterobacterales) possono colonizzare a lungo termine (> 12 mesi) il microbiota intestinale9, migliorando la diffusione dell’AMR ESBL in un dato sistema sanitario, compresi gli esseri umani, gli animali e gli ambienti10. Anche la diffusa presenza di geni ESBL nelle infezioni sistemiche ha un impatto significativo sugli esiti terapeutici e sulla mortalità. Il Clinical and Laboratory Standard Institute (CLSI) raccomanda lo screening fenotipico e i test di conferma per la produzione di ESBL come parte del regolare trattamento clinico delle infezioni microbiche11. Tuttavia, i metodi genotipici di screening ESBL sono più vantaggiosi per la gestione epidemiologica e aiutano a superare le sfide associate alla varianza dell’espressione fenotipica12.

B1 (18.8%) > E (14.6%). The ESBL blaCTX-M-15 and VF traT genes were the most predominant23. E. coli, the most frequent pathogen, second only to group B streptococci, causing neonatal meningitis in early-onset infections, belonged to extraintestinal phylogroup B2; > 70% of this pathogenic E. coli strain carry kpsII, K1, neuC, iucC, sitA, and vat genes. In contrast, E. coli obtained from healthy individuals belonged to groups A and D; they carry < 27% of VF genes24,25./p> blaCTX-M-55 (17.9%) > blaCTX-M-27 (16.8%) > blaCTX-M-14 (14.7%). The blaSHV was found only in 2 isolates. The antibiotic susceptibility pattern of most common ESBL–ExPEC variants (CTX-M-15, CTX-M-27, CTX-M-14, and CTX-M-55 types) showed 100% resistance to cefotaxime and cefdinir as described in Table 1. The following order (high–low) was observed in MDR toward ceftriaxone, cefepime, ciprofloxacin, ceftazidime, levofloxacin, and gentamycin: blaCTX-M-15 isolates > blaCTX-M-55 > blaCTX-M-27 isolates./p> ompT (52.6%) > iutA (50.5%) > fimH (47.4%) > iha (33.7%) > hlyA (26.3%) > papC (12.6%) > cvaC (3.2%), respectively (Table 3). All VF genes were distributed among CTX-M variants, excepting papC and cvaC that were not found in the CTX-M-27 variant. The traT gene was found frequently in CTX-M-15 (75%), CTX-M-14 (64.3%), and CTX-M-55 (76.5%). While iha gene was predominate in CTX-M-27 (70.6%). Most common phylogroups among ESBL-ExPEC strains included: A (28.4%), B2 (28.4%), F (22.1%). The CTX-M-14, 15, and 55 (35.7%, 29.2%, and 47.1%) were predominant in phylogroup A, while most of CTX-M-27 belonged to phylogroup B2 (70.6%). Only CTX-M-15, and CTX-M-55 variants were found in the rare phylogroups B1, and E, respectively./p> A (23.6%) > F (19.4%). ESBL-ExPEC were predominated by phylogroups A and B2, while non-ESBL-ExPEC were predominated by phylogroup B2. Only phylogroup B2 was significantly different between ESBL and non-ESBL groups (P < 0.05). Phylogroup Clades I was absent in all clinical isolates. Analysis of variance by Friedman’s test revealed a significant difference in VF gene distribution (P = 0.000). Three VF genes (hlyA, iha, and ompT) were distributed differently across phylogroups (Table 5). Pairwise analysis of phylogroup showed that hlyA was associated with phylogroup A and iha was associated with phylogroups F, A, and B2 (P < 0.05). Whereas, ompT was associated with phylogroups B2 and F (P < 0.05)./p>

blaCTX-M9 group (31.5%; 16.8% blaCTX-M-27 and 14.7% blaCTX-M-14). MDR was observed in all CTX-M variants. They were resistant to ceftriaxone, cefepime, ciprofloxacin, ceftazidime, levofloxacin, and gentamycin. Similarly, ESBL-ExPECs (from tertiary hospitals in Thailand) predominantly carried blaCTX-M1 (71.23%) and blaCTX-M9 (38.95%)30. The global pathogenic E. coli ST 131 strain harbors blaCTX-M-15 (67.6%), blaCTX-M-27 (20.6%), and blaCTX-M-14 (11.8%)31. Globally, the blaCTX-M-15 is frequently reported ESBL gene, especially in the bloodstream and urinary tract infections23,32,33,34. The blaCTX-M-55 is present in most E. coli isolated from pork and fecal samples14,35./p>