Heterorresistência e resistência adaptativa à Polimixina B em isolados de Enterobacteriaceae produtores de Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC)

Abstract

As enterobactérias constituem importantes agentes causadores de infecções nosocomiais e possuem alta capacidade em adquirir mecanismos de resistência, inclusive aos carbapenêmicos, que são os principais fármacos utilizados para o tratamento das infecções causadas por esses microrganismos. Assim, as opções terapêuticas tornaram-se restritas e as polimixinas (polimixina B e colistina) voltaram a ser utilizadas na prática clínica. Estudos descrevem a ocorrência de heterorresistência à colistina em enterobactérias. Para a resistência adaptativa, não há relatos atuais para enterobactérias frente à polimixina B. O objetivo deste trabalho foi avaliar a presença destes dois fenômenos de resistência à polimixina B, e sua estabilidade, em isolados de Enterobacteriaceae produtores de Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC), provenientes de pacientes hospitalizados. A avaliação da heterorresistência foi feita através da análise do perfil populacional (PAP) em 8 isolados de enterobactérias, inoculando-se diluições seriadas dos mesmos em Agar Mueller Hinton contendo diferentes concentrações de polimixina B. Os ensaios de resistência adaptativa foram realizados para os mesmos isolados, submetendo-os ao cultivo em concentrações crescentes de polimixina B. A determinação da estabilidade das subpopulações resistentes foi feita através de passagens dos isolados, por 4 dias consecutivos, em meio livre de antibiótico, e posterior determinação da CIM. A CIM foi reavaliada após 2 e 6 meses de estocagem a -80ºC para os isolados com subpopulações heterorresistentes ou com resistência induzida. Realizou-se técnica de tipagem molecular (PFGE), entre as populações originais e respectivas subpopulações resistentes. Foram avaliados 4 isolados de Klebsiella pneumoniae caracterizadas como 4 clones distintos (K1, K2, K3 e K4), assim como os 3 isolados de Enterobacter cloacae - 2 de clone idêntico (Ec1a e Ec1b), mas com perfis fenotípicos distintos e um clonalmente distinto (Ec2), e uma cepa de Escherichia coli (E1). As CIM iniciais para polimixina B, realizadas por microdiluição em caldo, foram entre 0,0625 e 0,25 μg/mL. Quatro amostras demonstraram heterorresistência (K1, K2, K3 e K4), as quais cresceram nas concentrações 2 (K2), 3 (K1, K4) e 6 μg/mL (K3), e suas CIM após 4 dias de passagem em meio livre de antibiótico se mantiveram altas (K1 4 μg/mL, K2 e K3 16 μg/mL e K4 2 μg/mL). As subpopulações heterorresistentes representaram 0,000087% a 0,00036% de suas populações originais. Três amostras demonstraram resistência adaptativa (K1, K3 e K4), as quais cresceram até concentração 64 μg/mL de polimixina B, e a CIM após 4 dias de passagem em meio livre de antibiótico foi de 32 μg/mL para os três isolados. As CIM mantiveram-se elevadas após 2 e 6 meses de estocagem, tanto para os isolados heterorresistentes como para aqueles da indução da resistência. Por PFGE, verificou-se a relação clonal entre os isolados clínicos iniciais e as subpopulações resistentes. Dos 8 isolados estudados, 4 apresentaram heterorresistência e 3 apresentaram resistência adaptativa. A avaliação da CIM após 2 e 6 meses demonstrou estabilidade das subpopulações, sugerindo o envolvimento de mecanismos moleculares para ambos os fenômenos. Estudos moleculares devem ser realizados para melhor avaliação da heterorresistência e da resistência adaptativa, e melhor compreensão do significado clínico e implicações terapêuticas destes dois fenômenos.

Enterobacteriaceae representants are important agents of nosocomial infections and have high capacity to acquire mechanisms of resistance, including carbapenems, which are the major drugs used for the treatment of infections caused by these microorganisms. Thus, treatment options become limited and polymyxins (polymyxin B and colistin) were again used in clinical practice. Studies describe the occurrence of heteroresistance to colistin in Enterobacteriaceae For adaptive resistance, there are no current reports for those microorganisms front of polymyxin B. The purpose of this study was to evaluate the presence of these two phenomena of resistance to polymyxin B, and its stability in isolates of Enterobacteriaceae Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) producing, from hospitalized patients. The evaluation of heteroresistant was made by examining the population profile (PAP) of 8 isolates of enterobacteria inoculating serial dilutions thereof in Mueller Hinton agar containing different concentrations of polymyxin B. The adaptive resistance tests were performed for the same isolates by subjecting them to growing in increasing concentrations of polymyxin B. The determination of the stability of resistant subpopulations was performed after daily sub-cultured in antibiotic-free medium for 4 consecutive days, and subsequent determination of MIC. MICs were reevaluated after 2 and 6 months of storage at -80 ° C for the isolated subpopulations with heteroresistant or induced resistance. We conducted molecular typing technique (PFGE), between the original and resistant subpopulations respective populations. Were evaluated four isolates of Klebsiella pneumoniae characterized as 4 different clones (K1, K2, K3 and K4), as well as the three isolates of Enterobacter cloacae - 2 identical clone (EC1A and Ec1b), but with different and distinct phenotypic profiles (Ec2) and a strain of Escherichia coli (E1). The initial MICs for polymyxin B, performed by broth microdilution, were between 0.0625 and 0.25 μg/mL. Four samples showed heteroresistance (K1, K2, K3 and K4), which grew at concentrations 2 (K2), 3 (K1, K4) and 6 μg/ml (K3), and their MIC after 4 days passage in antibiotic-free medium remained high (K1 4 μg/mL, K2 and K3 16 μg/mL and K4 2μg/mL). The heteroresistant subpopulations represent 0.000087% to 0.00036% of their original populations. Three samples showed adaptive resistance (K1, K3 and K4), which growth in polymyxin B concentration of 64 μg/mL and MIC after 4 days passage in antibiotic-free medium was 32 μg/ml for all three isolates. MICs remained elevated after 2 and 6 months storage, both isolates heteroresistant as those inducing resistance. By PFGE, we evaluated the clonal relationship between the initial clinical isolates and resistant subpopulations. From the 8 isolates studied, 4 isolates demonstrated heteroresistance and 3 showed adaptive resistance. The evaluation of the MIC after 2 and 6 months showed stability of subpopulations, suggesting the involvement of molecular mechanisms for both phenomena. Molecular studies should be conducted to better evaluation of heteroresistance and adaptive resistance, and understanding of clinical significance and therapeutic implications of these phenomena.