Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI61110.15789/2220-7619-2019-5-6-671-679ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИPrevalence of carbapenemase-producing Klebsiella pneumonia in Gomel Region of Belarus and their sensitivity to antibiotics, antibiotic combinations, and decontaminantsРаспространенность Klebsiella pneumoniae — продуцентов карбапенемаз в Гомельской области Беларуси и их чувствительность к антибиотикам, комбинациям антибиотиков, дезинфектантамhttps://orcid.org/0000-0002-9484-7848TapalskiD. V.ТапальскийД. В.
Belarus

Dmitriy V. Tapalski, PhD (Medicine), Associate Professor, Head of the Department of Microbiology, Virology and Immunology

246050, Gomel, Lange str., 5.

Phone: +375 297 35-42-93. Fax: +375 232 75-31-21.

Тапальский Дмитрий Викторович, к.м.н., доцент, зав. кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии

Scopus Author ID: 21733830600

246050, г. Гомель, ул. Ланге, 5.

Тел.: +375 297 35-42-93. Факс: +375 232 75-31-21.

tapalskiy@gsmu.bySavchenkoO. I.СавченкоО. И.
Belarus

Neonatologist of the 4th Children’s Department for Premature Children

Gomel 

врач-неонатолог 4-го детского отделения для недоношенных детей 

г. Гомель

tapalskiy@gsmu.byBondaN. A.БондаН. А.
Belarus

Bacteriologist of the Microbiological Laboratory

Gomel

врач-бактериолог микробиологической лаборатории

г. Гомельtapalskiy@gsmu.byGomel State Medical UniversityУО Гомельский государственный медицинский университетGomel Regional Clinical HospitalГомельская областная клиническая больницаGomel Regional Center for Hygiene, Epidemiology and Public HealthГУ Гомельский областной центр гигиены, эпидемиологии и общественного здоровья0112201995-66716792002201813092019Copyright ©; 2019, Tapalski D.V., Savchenko O.I., Bonda N.A.Copyright ©; 2019, Тапальский Д.В., Савченко О.И., Бонда Н.А.2019Tapalski D.V., Savchenko O.I., Bonda N.A.Тапальский Д.В., Савченко О.И., Бонда Н.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/611

Here, we characterized in public health organizations prevalence of carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae, sensitivity to antimicrobial agents (AMAs), combined antimicrobial agents, and decontaminants. For this, there were selected 58 clinical isolates of K. pneumoniae resistant to carbapenems and/or polymyxins and examined within the microbiological monitoring program. Genes encoding KPC, OXA-48, VIM, IMP, NDM carbapenemases were detected by real-time multiplex PCR. Sensitivity to antimicrobial agents was determined by an automated method on a microbiological VITEK-2 Compact analyzer (bioMérieux, France) and by serial broth microdilution method. Sensitivity to 11 dual antimicrobial agent combinations was determined by a modified method of multiple combination bactericidal antibiotic testing. As a part of combinations, AMAs at pharmacokinetic/pharmacodynamics (PK/PD) threshold concentrations (meropenem — 8 μg/ml, amikacin — 16 μg/ml, levofloxacin — 1 μg/ml, tigecycline — 0.5 μg/ml, phosphomycin — 32 μg/ml, colistin — 2 μg/ml) were tested. Susceptibility to 7 combined decontaminants of different composition was determined by the suspension method. Carbapenemase genes were detected in 22 K. pneumoniae clinical isolates, of which 19 isolates contained a blaOXA-48 gene and 3 isolates — gene blaNDM. Carbapenemase producing K. pneumoniae were identified in 10 Gomel public health organizations and five regional centers of the Gomel region. The majority of such strains were isolated from patients in ICU (63.6%) and surgical departments (27.3%). Tigecycline (100% of the sensitive isolates, МIC50 — 1 μg/ml, MIC90 — 1 μg/ml) and colistin (86.4% of the sensitive isolates, МIC50 — 0.5 μg/ml, MIC90 — 4 μg/ml) exhibited the highest activity against carbapenemase-producing K. pneumoniae, whereas aminopenicillins, cephalosporins, aztreonam, aminoglycosides, fluoroquinolones, chloramphenicol (no sensitive isolates) had exhibited the lowest efficacy. Bactericidal activity of all antibiotic combinations containing colistin was shown against 86.4–95.5% of K. pneumoniae isolates. At least 3 distinct combinations of antimicrobial agents with bactericidal activity were efficient against 21 K. pneumoniae isolates (95.5%). Only 1 bactericidal combination (meropenem–amikacin) was unveiled for one isolate (producer of NDM MBL with MIC of colistin 32 μg/ml). Geksadekon, duacid, oksidez, hlorocid and diajsid exerted a bactericidal effect at 1/4 work dose against all isolates. Duacid, oksidez, hlorocid and diajsid showed bactericidal effect at 1/16 work dose against 95.5–100% isolates. Thus, several decontaminant groups (oxidizing agents, chlorine-containing preparations) were characterized by bactericidal activity against multidrug-resistant and extremely drug-resistant of K. pneumoniae even at 4–16 times lower than recommended concentration.

Охарактеризована распространенность карбапенемаза-продуцирующих Klebsiella pneumoniae в организациях здравоохранения, определена их чувствительность к антимикробным препаратам (АМП), комбинациям антимикробных препаратов, дезинфектантам. В рамках программы микробиологического мониторинга отобрано 58 клинических изолятов K. pneumoniae, нечувствительных к карбапенемам и/или полимиксинам. Гены, кодирующие карбапенемазы групп КРС, ОХА-48, VIM, IMP, NDM, выявлялись методом мультиплексной ПЦР в реальном времени. Чувствительность к антимикробным препаратам определялась автоматизированным методом на микробиологическом анализаторе «VITEK-2 Compact» (bioMérieux, Франция) и методом последовательных микроразведений в бульоне. Определение чувствительности к 11 двойным комбинациям антимикробных препаратов выполнено модифицированным методом тестирования бактерицидности различных комбинаций. В составе комбинаций тестировали АМП, взятые в пороговых фармакокинетических/ фармакодинамических (ФК/ФД) концентрациях: меропенем — 8 мкг/мл, амикацин — 16 мкг/мл, левофлоксацин — 1 мкг/мл, тигециклин — 0,5 мкг/мл, фосфомицин — 32 мкг/мл, колистин — 2 мкг/мл. Чувствительность к 7 комбинированным дезинфицирующим средствам различного состава определена суспензионным методом. Присутствие генов карбапенемаз выявлено у 22 клинических изолятов K. pneumoniae. Из них 19 изолятов содержали ген blaOXA-48, и 3 изолята — ген blaNDM. Продуценты карбапенемаз выявлены в 10 организациях здравоохранения Гомеля и пяти районных центров Гомельской области. Большинство изолятов K. pneumoniae с продукцией карбапенемаз были выделены от пациентов, госпитализированных в отделения реанимации и интенсивной терапии (63,6%) и отделения хирургического профиля (27,3%). Наибольшую активность в отношении карбапенемаза-продуцирующих K. pneumoniae проявляли тигециклин (100% чувствительных изолятов, МПК50 — 1 мкг/мл, МПК90 — 1 мкг/мл) и колистин (86,4% чувствительных изолятов, МПК50 — 0,5 мкг/ мл, МПК90 — 4 мкг/мл), наименьшую — аминопенициллины, цефалоспорины, азтреонам, аминогликозиды, фторхинолоны, хлорамфеникол (чувствительные изоляты отсутствовали). Отмечена бактерицидная активность всех комбинаций антимикробных препаратов с включением колистина (меропенем–колистин, амикацин–колистин, левофлоксацин–колистин, тигециклин–колистин, фосфомицин–колистин) в отношении 86,4–95,5% исследуемых изолятов K. pneumoniae. Для 21 изолята (95,5%) K. pneumoniae выявлено не менее 3 различных комбинаций антимикробных препаратов с бактерицидной активностью. Для одного изолята (продуцента МБЛ NDM с МПК колистина 32 мкг/мл) выявлена только 1 бактерицидная комбинация (меропенем–амикацин). Среди карбапенемаза-продуцирующих K. pneumoniae не обнаружено изолятов, устойчивых к рабочим концентрациям какого-либо из включенных в исследование дезинфектантов. В концентрации 1/4 от рабочей оказывали бактерицидное действие на все изоляты гексадекон, дуацид, оксидез, хлороцид, диайсид. В концентрации 1/16 от рабочей дуацид, оксидез, хлороцид, диайсид оказывали бактерицидное действие на 95,5–100% изолятов. Таким образом, несколько групп дезинфектантов (окислители, хлорсодержащие препараты) обладали бактерицидной активностью в отношении множественно- и экстремально-резистентных изолятов K. pneumoniae даже в концентрациях в 4–16 раз ниже рекомендованных.

Klebsiella pneumoniaeantimicrobial resistancecarbapenemasepolymyxinscombinations of antibioticsdisinfectantsKlebsiella pneumoniaeантимикробная резистентностькарбапенемазаполимиксиныкомбинации антибиотиковдезинфектантыИсследование выполнено в рамках задания «Внедрение в практику здравоохранения Гомельской области системы микробиологического тестирования комбинаций антибиотиков в отношении экстремально-антибиотикорезистентных возбудителей бактериальных инфекций», заказчик — Управление здравоохранения Гомельского областного исполнительного комитета, № госрегистрации 20164463 от 05.12.2016.1. Сергевнин В.И., Клюкина Т.В., Волкова Э.О. Приобретенная устойчивость возбудителей внутрибольничных гнойно-септических инфекций к дезинфицирующим средствам и антибиотикам // Здоровье населения и среда обитания. 2013. Т. 244, № 7. С. 35–37.2. Соловей Н.В., Карпов И.А., Горбич Ю.Л. Терапия мультирезистентных грамотрицательных инфекций: ренессанс колистина // Клиническая инфектология и паразитология. 2012. T. 1, № 1. С. 12–27.3. Способ определения чувствительности бактерий к дезинфицирующим средствам при мониторинге устойчивости к антимикробным препаратам в медицинских организациях: Федеральные клинические рекомендации. М., 2015. 27 с.4. Тапальский Д.В. Чувствительность к комбинациям антибиотиков продуцирующих карбапенемазы нозокомиальных штаммов грамотрицательных бактерий, выделенных в Беларуси // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2018. Т. 20, № 3. С. 182–191.5. Тапальский Д.В., Осипов В.А., Евсеенко Е.О., Савельева А.К., Козловская И.В., Козик А.П., Левшина Н.Н., Осипкина О.В., Соловей Н.В., Карпов И.А. Металло-бета-лактамазы и карбапенемазы экстремально-антибиотикорезистентных энтеробактерий: распространение в Беларуси // Здравоохранение. 2017. № 3. С. 40–47.6. Шкарин В.В., Саперкин Н.В., Ковалишена О.В., Благонравова А.С., Широкова И.Ю., Кулюкина А.А. Региональный мониторинг устойчивости микроорганизмов к дезинфектантам: итоги и перспективы // Медицинский альманах. 2012. Т. 22, № 3. С. 122–125.7. Aaron S.D., Ferris W., Henry D.A., Speert D.P., Macdonald N.E. Multiple combination bactericidal antibiotic testing for patients with cystic fibrosis infected with Burkholderia cepacia. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 2000, vol. 161, no. 4, pp. 1206–1212. doi: 10.1164/ajrccm.161.4.99071478. Cai Y., Chua N.G., Lim T.P., Teo J.Q., Lee W., Kurup A., Koh T.H., Tan T.T., Kwa A.L. From bench-top to bedside: a prospective in vitro antibiotic combination testing (iACT) service to guide the selection of rationally optimized antimicrobial combinations against extensively drug resistant (XDR) Gram negative bacteria (GNB). PLoS One, 2016, vol. 11, no. 7: e0158740. doi: 10.1371/journal.pone.01587409. Centers for Disease Control and Prevention. Guidance for control of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE). 2012.10. Chuanchuen R., Beinlich K., Hoang T.T., Becher A., Karkhoff-Schweizer R.R., Schweizer H.P. Cross-resistance between triclosan and antibiotics in Pseudomonas aeruginosa is mediated by multidrug efflux pumps: exposure of a susceptible mutant strain to triclosan selects nfxB mutants overexpressing MexCD-OprJ. Antimicrob. Agents Chemother., 2001, vol. 45, no. 2, pp. 428–432. doi: 10.1128/AAC.45.2.428-432.200111. European Committee on Antimicrobial Susceptibility testing (EUCAST). Breakpoint tables for interpretation of MICs and zone diameters. Ver. 8.0. 2018.12. Guo W., Shan K., Xu B., Li J. Determining the resistance of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae to common disinfectants and elucidating the underlying resistance mechanisms. Pathog. Glob. Health., 2015, vol. 109, no. 4, pp. 184–192. doi: 10.1179/2047773215Y.000000002213. ISO 20776-1:2006 «Clinical laboratory testing and in vitro diagnostic test systems — susceptibility testing of infectious agents and evaluation of performance of antimicrobial susceptibility test devices» — Part 1: Reference method for testing the in vitro activity of antimicrobial agents against rapidly growing aerobic bacteria involved in infectious diseases.14. Pendleton J.N., Gorman S.P., Gilmore B.F. Clinical relevance of the ESKAPE pathogens. Expert. Rev. Anti Infect. Ther., 2013, vol. 11, no. 3, pp. 297–308. doi: 10.1586/eri.13.1215. Pitout J.D.D., Nordmann P., Poirel L. Carbapenemase-producing Klebsiella pneumoniae, a key pathogen set for global nosocomial dominance. Antimicrob. Agents Chemother., 2015, vol. 59, no. 10, pp. 5873–5884. doi: 10.1128/AAC.01019-1516. Reichel M., Schlicht A., Ostermeyer C., Kampf G. Efficacy of surface disinfectant cleaners against emerging highly resistant gram-negative bacteria. BMC Infect Dis., 2014, vol. 28, no. 14: 292. doi: 10.1186/1471-2334-14-29217. Toth A., Damjanova I., Puskas E., Janvari L., Farkas M., Dobak A., Borocz K., Paszti J. Emergence of a colistin-resistant KPC-2-producing Klebsiella pneumoniae ST258 clone in Hungary. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2010, vol. 29, no. 7, pp. 765–769. doi: 10.1007/s10096-010-0921-318. Vasoo S. Susceptibility testing for the polymyxins: two steps back, three steps forward? J. Clin. Microbiol., 2017, vol. 55, no. 9, pp. 2573–2582. doi: 10.1128/JCM.00888-1719. Zavascki A.P., Bulitta J.B., Landersdorfer C.B. Combination therapy for carbapenem-resistant Gram-negative bacteria. Expert Rev. Anti. Infect. Ther., 2013, vol. 11, no. 12, pp. 1333–1353. doi: 10.1586/14787210.2013.845523