Cefalosporin R hos Enterobacteriaceae The main era in betalactam discovery is over. Our most widely prescribed antibiotics in both the community and hospital setting is challenged and partly overcome by a variety of bacterial resistance mechanism. That’s the topic of my talk – resistance mechanisms and their detection. Arnfinn Sundsfjord Kres, Universitetssykehuset i Nord-Norge og Universitet i Tromsø

Innhold Bakgrunn Mekanismer for β-laktam resistens Betalaktamaser: ESBL and AmpC Påvisning av resistens Hva finner vi ? Blant E coli og Klebsiella spp.

Historikk 1940: den første beskrivelse av β-laktamaser  TEM-1 E. coli SHV-ESBL i Klebsiella pneumoniae 2000-: Plasmid AmpC + metallo-β-laktamaser, CTX-M ESBLer ”The potential of β-lactamases to challenge antimicrobial therapy remains unexhausted – D Livermore 1995”

EARSS 2004 E coli: 3 gen Cepha R

Mekanismer for β-laktam resistens Endringer i bindingssted Penicillin bindende proteiner (PBP) Effluks systemer Impermeabilitet - yttermembran Betalaktamaser

Nedsatt porin-mediert permeabilitet E coli og K pneumoniae Ytter membren Lipopolysakkarid Fosfolipid Cefoxitin R, Cefuroxim R 3/4 gen Cefalosporiner S

β- laktamaser (Bla) Bla Gram positive bakterier Hovedsakelig ekstracellulær Beskytter populasjonen av bakterier Bla Gram negative bakterier Hovedsakelig intracellulær - periplasmatisk Beskytter den individuelle celle Diversitet og seleksjon

Betalaktamaser (bla) - mekanisme

β- laktamase-inhibitorer Klavulansyre Tazobactam Sulbaktam Irreversibel binding 1:1 til Bla Hemmende effekt influert av Bla-hyperproduksjon Inokulum

Ambler Bla-klasser – sekvens basert Plasmid > kromosomal: SHV, TEM, CTX-M etc Pencillinaser  cefalosporinaser (ESBLs) B Kromosomal, plasmid Metallobetalaktamaser (Karbapenem R) C Kromosomal > plasmid: AmpC Cefalosporinaser D Kromosomal, plasmid, divers grupppe Oxacillinaser

Kromosomale β- laktamaser Enterobacteriacea (1) Klasse A Bla Klebsiella pneumoniae: SHV-1 Klebsiella oxytoca: K1 Proteus vulgaris Citrobacter diversus Hyperproduserende mutanter

Kromosomale β- laktamaser Enterobacteriacea (2) Klasse C Bla Enterobacter spp. Citrobacter freundii Morganella morganii Serratia spp. Providencia stuartii/rettgeri Hafnia alvei E. coli Derepresserte mutanter

Ervervet klasse A β- laktamaser Enterobacteriacea 1960-70: TEM-1, TEM-2 (Temoniera) og SHV-1 (sulphydryl variable) Plasmid-mediert Penicillinaser Cephamyciner (cefoxitin) S Klavulansyre S

NORM 2000: E. coli invasive (n=186)

Ekstendert spektrum β- laktamaser (ESBL) 1983-: ESBL utvikling og spredning TEM-3  > 130 typer SHV-2  > 50 typer CTX-Ms > 40 typer  Noen OXA typer Andre (VEB, PER, GES ++) http://www.lahey.org

Fenotypiske kriterier for ESBL E. coli og Klebsiella pneumoniae Betalaktamaser som kan hydrolysere oxyimino-cephalosporiner (3/4. gen cefa) Klavulanat (KA) synergi Cefamyciner (cefoxitin) S Bradford P et al. CMR 2001;14:933-51 Gniadkowski M CMI 2001;7: 597-608

ESBL MICs Cefotaxim Ceftazidim Aztreonam TEM-1 0.125 0.25 TEM-3 32 64 16 TEM-12 0.06 4 CTX-M 15 512 256 CTX-M 9 1 Ref: D Livermore + R Bonnet

ESBL - deteksjonsmetoder Ceftazidim ± CA CA CA A-58 SHV-4 hos KPNE Resistensfenotypiske metoder E-tester (AB Biodisk) Disk approximasjonstester (AB Biodisk) Kombinasjonslapper (Oxoid) VITEK 2ASTN023 20 antimikrobielle midler, 10 betalaktamantibiotika automatisert tolkingsprogram evt på indikasjon dobbeldisk-induksjon Medier Resistensmedier: PDM unntak: E-teste på karbapenemer Muller-Hinton STAMMEKOLLEKSJON

Ervervet klasse C β- laktamaser Enterobacteriacea 1990s: CMY-1 (cefamycinase) ++ > 20 plasmid-mediert AmpC typer Cefalosporinaser 3 gen Cef R (ceftazidim, cefotaxim, ceftriaxon) 4 gen Cef S (cefepim, cefpirom) in vitro Cefamyciner (cefoxitin) R Klavulanate R Karbapenemer S Philippon A et al. AAC 2002;46:1-11

Påvisning av AmpC Haldorsen B et al. ECCMID 2006

Cefalosporin R typer E coli E. coli (n=131): MIC  2 mg/L ekstendert-spektrum cefalosporiner eller aztreonam. - Group 1: 21/131 (16 %) ESBL + - Group 2: 59/131 (45 %) nedsatt følsomhet for cefpodoxim alene (MIC = 2- 4 mg/L) - TEM ± porin defekt ± OXA-30 - Group 3: 51/131 (39 %) nedsatt følsomhet for cefpodoxime OG ceftazidim/cefotaxim - TEMs ± AmpC hyperproducer ± porin tap Tenover et al JCM 2003;41:3142-6

Cefalosporin R typer K pneumoniae K pneumoniae (n=139): MIC  2 mg/L ceftazidim/cefotaxim. - Gruppe 1: 116/139 (83 %) ESBL + - Gruppe 2: 7/139 (5 %) AmpC betalaktamase - Gruppe 3: 16/139 (12 %) Ikke-identifisert betalaktamase uten KA effekt Steward and Tenover et al JCM 2001;39:2864-72

Påvisning av resistensmekanismer Screening Riktige brytningspunkter og substrat Cefpodoxim alene eller ceftazidim + cefotaxime Bekreftelse cefalosporin R med KA effekt  ESBL cefalosporin R uten KA effekt AmpC? Iboende resistens – species identifisering Ervervet resistens: Plasmid AmpC Impermeabilitet Andre betalaktamaser Kombinasjoner

Konklusjoner Species identifikasjon avgjørende for tolkning β-lactamase diversitet Skille mellom AmpC og ESBL Substrat profil ± klavulanat effekt Ikke-ESBL/ikke-AmpC mechanismer MIC-basert Til diskusjon: Er alle resistens-mekanismer viktig? Kan følsomhet-rapporter være basert på MIC alene?

Takk Kres AFA Norske laboratorier Timothy R Walsh Bjørg Haldorsen Bettina Aasnæs Kristin H Dahl Gunnar S Simonsen Ståle Tofteland Umaer Naseer AFA Norske laboratorier Timothy R Walsh

Hva finner vi i Norge? E. coli og K. pneumoniae

Kres - E.coli 2004-5

E.coli CTX-M ESBL 2004-5

E. coli CTX-M ESBL – MIC profil

Kres - K. pneumoniae 2004-5

K. pneumoniae – ESBL 2004-5

MIC plasmidmediert AmpC E. coli blaCMY

MIC ved økt uttrykk av kromosomal AmpC E. coli