Post on 30-Apr-2020
transcript
Aspetti molecolari di Klebsiella pneumoniae resistente ai carbapenemi
Alessandra Carattoli Istituto Superiore di Sanità, Roma
in breve
1. Meccanismo d’azione beta-lattamici
2. Meccanismi di resistenza ai carbapenemi
3. Tipizzazione molecolare dei ceppi
4. Le carbapenemasi di successo
a) VIM-1
b) OXA-48
c) KPC
d) NDM-1
Meccanismo d’azione dei beta-lattamici interazione con proteine della sintesi del peptidoglicano
(transpeptidasi, endopeptidasi e carbossipeptidasi) “penicillin binding proteins”
Spazio Periplasmico
PBP
GRAM +
PORINA
GRAM -
LPS
MEM
+
-
Hodge Test
Resistenza ai carbapenemi in Klebsiella pneumoniae
1- Produzione di beta-lattamasi e ridotta permeabilità al farmaco
Ceppi ESBL ERT IMP MEM
ERT-R POS R ≥ 8 R ≥ 8 R ≥ 8
ERT-R POS R ≥ 8 S ≤ 1 S = 1
ERT- S POS S ≤ 0.5 S ≤ 1 S ≤ 0.5 19-
26-
37-
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MW
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Produzione di beta-lattamasi e ridotta permeabilità al farmaco
Outer membrane proteins (OMPs) porine
MEM
+
-
Hodge Test
2- Produzione di carbapenemasi
Resistenza ai carbapenemi in Klebsiella pneumoniae
b-lactamasi
Penicillins Early
generation
cephalosporins
Second and
third
generation
cephalosporins
b-lactam/
b-lactamase
inhibitor
combinations
Carbapenems
ESBL
Cephalosporinasi, o AmpC
Oxacillinase
Metallo-beta Lattamasi
SHV, TEM, CTX-M KPC, GES
IMP, VIM, NDM
CMY, FOX, MOX, LAT
OXA48
OXA58
OXA23
OXA1
Primer Sequence, 5′ → 3′ Gene Product size, bp
IMP-F GGAATAGAGTGGCTTAAYTC blaIMP 232
IMP-R TCGGTTTAAYAAAACAACCACC
VIM-F GATGGTGTTTGGTCGCATA blaVIM 390
VIM-R CGAATGCGCAGCACCAG
OXA-48-F GCGTGGTTAAGGATGAACAC blaOXA-48 438
OXA-48-R CATCAAGTTCAACCCAACCG
NDM-F GGTTTGGCGATCTGGTTTTC blaNDM 621
NDM-R CGGAATGGCTCATCACGATC
KPC-Fm CGTCTAGTTCTGCTGTCTTG blaKPC 798
KPC-Rm CTTGTCATCCTTGTTAGGCG
a) Identificazione geni delle carbapenemasi.- PCR- sequenza
Plasmidi : Molecole di DNA circolari extracromosomali che replicano autonomamente dal cromosoma batterico Non portano geni essenziali per la vita del batterio, ma geni accessori (resistenze) di cui promuovono il trasferimento orizzontale
VIM-1: Epidemia di un plasmide IncN
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(Miriagou et al 2010, Carattoli et al. 2010)
Nordmann et al. EID 17, 2011
Elementi mobili
Altri geni di resistenza
Replicazione VIM-1
Geni plasmidici
pOXA-48a
Klebsiella pneumoniae,
61,881 bp
JN626286
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Giugno 2008 -
Dicembre 2009
Ottobre 2010 - Maggio
2011
Ceppi ES-Kp
Ceppi ER-Kp
Ceppi KPC-3-Kp
K. pneumoniae KPC-positive 2010-2011
Tipizzazione dei ceppi
FINGERPRINTING
TYPING
MLST: Basato sulle sequenze 7 Geni housekeeping Potere discriminante moderato
AFLP, PFGE: Basato sulle bande Genoma intero Potere discriminante alto
Brisse et al. PlosOne 2009
Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE)
gap infB mdh pgi phoE rpoB tonB ST
2 9 2 1 13 1 16 37
54 3 1 1 1 1 79 512
3 3 1 1 1 1 79 258
Multi Locus Sequence Typing (MLST) PCR e sequenza di 7 geni conservati
Tipizzazione dei ceppi
MK
ST37
ST512/ST258
Multiplex Real-Time PCR for Detection of an Epidemic KPC-Producing Klebsiella pneumoniaeST258 Clone Chen et al. Antimicrob. Agents Chemother.June 2012 vol. 56 no. 6 3444-3447
KPC- in un trasposone
P9-KPC-2
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pKPN-IT, Italy 208193 bp, JN233704
pKpQIL, Italy, 114986 bp, JN233705
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ColEST258, Italy, 13640 bp, JN247853
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Plasmidi di K. pneumoniae ST258 Garcia-Fernandez et al. 2012 AAC 56(4):2143-5
Iron (3) uptake, ABC transporter trimethoprim, sulfonamidi, streptomicina, cloramphenicolo
macrolidi rame e argento
aminoglicosidi
arsenico
pKpQIL, Israel, 113637 bp, NC_014016
ALEKBPV WU N FQ HGSTDIX MJY ALEKBPV WU N FQ HGSTDIX
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KPC-3 mercurio
Leavitt, et al. 2010. Antimicrob.
Agents Chemother. 54: 4493-4496.
Elementi mobili
Altri geni di resistenza
Replicazione KPC Geni virulenza
Geni plasmidici
KP e New Delhi Metallo Beta Lactamase
Epidemia di un gene: NDM-1 Elementi mobili diversi
Giske C G et al. Antimicrob. Agents Chemother. 2012;56:2735-2738
Epidemia di un gene: NDM-1 Cloni diversi
I plasmidi più diffusi con NDM-1
IncA/C pNDM-1_Dok01, Escherichia coli , Japan, 195560 bp, AP012208, Sekizuka et al. 2011
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sulfonamidi, aminoglicosidi, cloramphenicolo, eritromicina, rifampina
sulfonamidi, aminoglicosidi
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Elementi mobili
Altri geni di resistenza
Replicazione NDM-1 Metilasi, restrizione
Geni plasmidici
Conclusioni
•Clone dominante ST37 con difetto di porine e produzione ESBL fino alla comparsa del primo ceppo di K. pneumoniae positivo per KPC-3
•Produttori di carbapenemasi hanno sopraffatto quelli ESBL-porine mutanti
•Espansione di un clone di successo: epidemia KPC-3::ST258
•Tipizzazione molecolare necessaria ma in caso di ceppo clonale insufficiente
•Diffusione orizzontale dei geni delle carbapenemasi mediata da plasmidi
•L’associazione fisica di geni che conferiscono resistenza a classi diverse di antibiotici sui plasmidi viene positivamente selezionata da ognuno dei singoli antibiotici codificati
•Epidemia di geni (NDM-1), di plasmidi (VIM-1, OXA-48), di cloni (KPC-3::ST258)