Detecção de Estendido | Grupo Separador de Gravidade Co., Ltd

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12022 (2023) Citar este artigo

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Escherichia coli patogênica extraintestinal (ExPEC) produtora de β-lactamases de espectro estendido (ESBL) causa infecções humanas graves devido aos seus perfis de virulência e resistência a múltiplas drogas (MDR). Caracterizamos 144 cepas ExPEC (coletadas de um instituto terciário de câncer) em termos de espectro de suscetibilidade antimicrobiana, variantes ESBL, padrões de fatores de virulência (VF) e classificação de filogrupos de Clermont. Os ensaios de amplificação de polimerase recombinase multiplex desenvolvidos e de amplificação termofílica dependente de helicase (tHDA) para detecção de blaCTX-M, blaOXA, blaSHV e blaTEM, respectivamente, foram validados usando resultados de sequenciamento de PCR. Todos os isolados ESBL-ExPEC carregavam genes blaCTX-M com a seguinte frequência de prevalência de variantes: blaCTX-M-15 (50,5%) > blaCTX-M-55 (17,9%) > blaCTX-M-27 (16,8%) > blaCTX-M -14 (14,7%). O ensaio multiplex de amplificação da polimerase recombinase teve 100% de sensibilidade e especificidade para blaCTX-M, blaOXA, blaSHV, enquanto tHDA teve 86,89% de sensibilidade e 100% de especificidade para blaTEM. Os genes da FV apresentaram a seguinte frequência de prevalência: traT (67,4%) > ompT (52,6%) > iutA (50,5%) > fimH (47,4%) > iha (33,7%) > hlyA (26,3%) > papC (12,6%) > cvaC (3,2%), em isolados ESBL-ExPEC pertencentes aos filogrupos A (28,4%), B2 (28,4%) e F (22,1%). A distribuição de traT, ompT e hlyA e filogrupo B2 foram significativamente diferentes (P <0,05) entre os isolados ESBL-ExPEC e não-ESBL-ExPEC. Assim, estes ensaios de amplificação genética de resistência isotérmica sem equipamento contribuem para o tratamento e controlo eficazes de ExPEC virulentas, especialmente estirpes de resistência antimicrobiana.

As β-lactamases de espectro estendido (ESBLs) em Enterobacteriaceae são categorizadas pela Organização Mundial da Saúde como a causa mais crítica de resistência antimicrobiana (RAM), exigindo a descoberta de novos antibióticos1. Além disso, a maioria das Enterobacteriaceae produtoras de ESBL também são multirresistentes (MDR), onerando o tratamento2. Escherichia coli patogênica extraintestinal (ExPEC) é um importante organismo produtor de ESBL que, além do intestino, infecta, trato urinário, corrente sanguínea, meningite e feridas e causa sepse. A RAM associada a ESBL no ExPEC não é apenas disseminada em ambientes de cuidados de saúde, mas também em infecções adquiridas na comunidade3. O aumento global de estirpes ESBL-ExPEC está a causar perdas clínicas e económicas semelhantes em magnitude às causadas pela E. coli patogénica. Ao contrário da E. coli patogênica intestinal ou da E. coli comensal, definir a origem ou reservatório primário da ExPEC é o maior desafio no seu tratamento4. Além disso, a influência dos genes AMR e dos fatores de virulência (FV) na patogenicidade do ExPEC tornou-se uma séria preocupação global. Assim, os pesquisadores confiam principalmente na genotipagem ExPEC para explorar a associação entre os genes AMR, FV e sua distribuição filogenética.

A distribuição de E. coli produtora de ESBL (ESBL-E coli) em infecções extraintestinais é diversa e varia entre diferentes regiões geográficas. A disseminação clonal de E. coli ST131 (associada a infecções por ExPEC, particularmente infecções do trato urinário e da corrente sanguínea) contribuiu para a disseminação global do clone MDR5. Entre os genes ESBL, o blaCTX-M-15 é altamente prevalente, seguido pelos genes CTX-M, TEM, SHV, PER, VEB, GES, BES, TLA e OXA6. A E. coli comensal em bovinos, suínos e galinhas saudáveis serve como reservatório de genes AMR7. A prevalência dos genes CTX-M é maior na E. coli uropatogênica (UPEC) do que nos isolados comensais de voluntários saudáveis8. Além disso, as ESBL produtoras de Enterobacterales (ESBL-Enterobacterales) podem colonizar a longo prazo (> 12 meses) a microbiota intestinal9, aumentando a propagação da RAM por ESBL num determinado sistema de saúde, incluindo humanos, animais e ambientes10. A presença generalizada de genes ESBL em infecções sistêmicas também impacta significativamente os resultados terapêuticos e de mortalidade. O Clinical and Laboratory Standard Institute (CLSI) recomenda triagem fenotípica e testes confirmatórios para produção de ESBLs como parte do tratamento clínico regular de infecções microbianas11. No entanto, os métodos genotípicos de triagem de ESBL são mais vantajosos para o manejo epidemiológico e auxiliam na superação de desafios associados à variância da expressão fenotípica12.

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>