Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/10495/19567
Título : Caracterización molecular de bacilos Gram negativos productores de betalactamasas tipo carbapenemasas provenientes de centros hospitalarios de tres municipios de Antioquia entre los años 2013-2015
Autor : Rada Bravo, Ana Mercedes
metadata.dc.contributor.advisor: Restrepo Pineda, Eliana
metadata.dc.subject.*: Beta-Lactamasas
Beta-Lactamases
Bacterias gramnegativas
Gram-negative bacteria
Infecciones por bacterias gramnegativas
Gram-negative bacterial infections
Infección hospitalaria
Cross infection
Carbapenémicos
Carbapenems
Farmacorresistencia bacteriana
Drug resistance, bacterial
Tipificación molecular
Molecular typing
Enterobacteriaceae
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D001618
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D006090
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D016905
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D003428
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D015780
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D024881
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D058889
http://id.nlm.nih.gov/mesh/D004755
Fecha de publicación : 2020
Resumen : RESUMEN: Las infecciones causadas por bacterias Gram negativas multirresistentes (MDR-del inglés multidrug-resistance) son una de las principales causas de morbilidad y mortalidad, estancias hospitalarias prolongadas y altos costos de atención medica en las unidades de cuidados intensivos (UCI), convirtiéndose así en un serio problema de salud pública a nivel mundial. Es de especial preocupación el desarrollo de la resistencia a carbapenemicos, ya que son los agentes empleados como la última línea de terapia eficaz disponible para el tratamiento de infecciones causadas por Enterobacterales, Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter baumannii MDR. La resistencia a este grupo de antibióticos se puede dar por la combinación de varios mecanismos, entro los que se encuentra la producción de enzimas carbapenemasas, cuyos genes que las codifican pueden estar localizados en elementos genéticos móviles (EGMs), lo que favorece la propagación entre diferentes especies bacterianas, y la transferencia de determinantes de resistencia a otras clases de antibióticos (Capitulo 1). El panorama de la resistencia en este grupo de microorganismos en Colombia es complejo y, gracias a los múltiples estudios de caracterización molecular de betalactamasas, se ha logrado conocer la prevalencia, las variantes, la distribución y las implicaciones clínicas, en los hospitales de las principales ciudades del país, como es el caso de Medellín, un área de alta endemicidad de bacterias Gram negativas productoras de carbapenemasas (Capítulo 2). Sin embargo, se requiere un seguimiento en regiones cercanas a esta ciudad las cuales no han sido exploradas, que incluya pacientes colonizados por ser fuente importante de propagación de estas bacterias en los hospitales, y de esta manera fortalecer las estrategias de prevención y control de infecciones. Para ello, son necesarios estudios de caracterización molecular de bacterias Gram negativas productoras de carbapenemasas mediante la aplicación de secuenciación de genoma completo, lo cual permita: explorar los genomas de este grupo de bacterias que estén circulando en ésta área del país, identificar las características genéticas relacionadas con resistencia a varios grupos de antibióticos; establecer las relaciones genéticas entre estas, y analizar las dinámicas de transmisión de carbapenemasas entre estos grupos de microorganismos (Cápitulo 3). En este contexto, se caracterizaron molecularmente aislamientos clínicos de bacilos Gram negativos productores de carbapenemasas provenientes de pacientes infectados y colonizados de tres hospitales de tercer nivel localizados en Medellín y municipios cercanos en Antioquia, Colombia, entre los años 2013 y 2015. En total se recolectaron 232 aislamientos resistentes a carbapenemicos, los cuales fueron analizados mediante PCR para determinar la presencia de genes que codifican para carbapenemasas (blaVIM, blaKPC, blaNDM and blaIMP). La relación genética entre los aislamientos positivos se evaluó mediante rep-PCR y con estos resultados se seleccionó un subgrupo de aislados para caracterización molecular mediante secuenciación de genoma completo. Se identificaron las características genómicas de Enterobacterales productores de KPC recuperados de pacientes infectados/colonizados y se reconstruyo la dinámica de diseminación del gen blaKPC-2 usando secuenciación de lecturas largas y cortas. Se encontró que la propagación de blaKPC-2 entre Enterobacterales en los hospitales participantes se debió a la transferencia horizontal de genes (THG) intra e inter-especies mediada por plásmidos promiscuos, asociados con elementos transponibles lo que originó un brote multiespecie de Enterobacterales productores de KPC en una unidad neonatal de cuidados intensivos. Los plásmidos se detectaron en aislamientos recuperados en otras unidades dentro del mismo hospital y hospitales cercanos (Capítulo 4). Igualmente, se detectó por primera vez en Sur América una metalo-betalactamasa tipo VIM-4 en Enterobacterales, en un clon de alto riesgo de E. coli (ST471), cuyo gen fue llevado en un plásmido que podría jugar un rol importante en la diseminación de esta enzima en el país (Capítulo 5). Por otro lado, se caracterizó el contexto genético de blaVIM-2 y blaKPC-2 en aislamientos de P. aeruginosa resistentes a carbapenemicos de pacientes infectados/colonizados en dos de los hospitales de estudio. A través de la secuenciación de genoma completo, se identificó una notable variedad de antecedentes genéticos en los aislados portadores de blaVIM-2 y blaKPC-2, diversidad de integrones de clase 1 y variaciones en los cassettes genéticos asociados a blaVIM-2, así como un posible evento de propagación de blaKPC-2 mediada por un plásmido que contenía parte del Tn4401b en un caso de infección (Capitulo 6). La epidemia por carbapenemasas de tipo KPC en esta área de alta endemicidad en Colombia es impulsada por la transferencia horizontal de plásmidos promiscuos que albergan blaKPC-2 entre los miembros de los Enterobacterales. Así mismo, la diseminación de blaVIM-2 y blaKPC-2 en P. aeruginosa en esta área en Colombia ha sido fuertemente influenciada por clones internacionales exitosos, que llevan estos genes y determinantes adicionales de resistencia en elementos genéticos móviles, acompañados por reordenamiento de genes bajo una presión de selección antimicrobiana. Esto enfatiza la necesidad de implementar estrategias de control basadas en el uso racional de antibióticos y convierte la interrupción de la transmisión de plásmidos en un desafío para las intervenciones de salud pública en los países en desarrollo.
ABSTRACT: Infections caused by multidrug-resistant (MDR) Gram-negative bacteria are a leading cause of morbidity and mortality. Prolonged hospital stays and high health care costs in intensive care units (ICUs) are a serious public health problem worldwide. Of particular concern is the development of resistance to carbapenemics, as these are the agents used as the latest line of effective therapy for the treatment of infections caused by MDR Enterobacterals, Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter baumannii. The resistance to this group of antibiotics can be caused by the combination of several mechanisms, including the production of carbapenemases enzymes. The genes encoding carbapenemases enzymes can be located in mobile genetic elements (MGE), which facilitate the spread between different bacterial species and the transfer of resistance determinants to other classes of antibiotics (Chapter 1). The spectrum of resistance in this group of microorganisms in Colombia is complex, yet multiple studies of molecular characterization of betalactamases have contributed to elucidate the prevalence, variants, distribution, and clinical implications in the hospitals of Colombia ́s main cities; such as Medellín, an area with high carbapenemase-producing Gram-negative bacteria endemicity (Chapter 2). However, it is necessary to carry out a surveillance study in regions near this city that have not been explored. This includes the study of colonized patients, because they are an important source of spread of these bacteria in hospitals, and in this way to strengthen prevention and infection control strategies. To this end, studies of molecular characterization of Gram-negative bacteria producers of carbapenemases are required by means of the application of complete genome sequencing. This allows to explore the genomes of this group of bacteria that are circulating in this area of the country; to identify the genetic characteristics related to resistance to several groups of antibiotics; to establish the genetic relations among these and analyzing the dynamics of carbapenemasas transmission among these groups of microorganisms (Chapter 3). In this context, clinical isolates of Gram-negative bacilli producing carbapenemases from infected and colonized patients from three tertiary level hospitals located in Medellin and nearby municipalities in Antioquia, Colombia, were molecularly characterized between 2013 and 2015. A total of 232 isolates resistant to carbapenemics were collected and analyzed by PCR to determine the presence of genes coding for carbapenemases (blaVIM, blaKPC, blaNDM and blaIMP). Positive isolates were typed by rep-PCR and with these results a subgroup of isolates was selected for characterization by whole-genome sequencing. The genomic characteristics of KPC-producing Enterobacterales recovered from infected/colonized patients were identified and the dynamics of dissemination of blaKPC-2 gene using both short and long read sequencing was reconstructed. It was found that the spread of blaKPC-2 among Enterobacterales in the participating hospitals was due to intra- and interspecies horizontal gene transfer (HGT) mediated by promiscuous plasmids associated with transposable elements that was originated from a multispecies outbreak of KPC- producing Enterobacterales in a neonatal intensive care unit. The plasmids were detected in isolates recovered in other units in the same hospital and nearby hospitals (Chapter 4). Simultaneously, VIM-4 type metallo-b-lactamase in Enterobacterales was detected in a high-risk clone of E. coli (ST471) for the first time in South America. The gene was carried in a plasmid that could play an important role in the dissemination of this enzyme in the country (Chapter 5). On the other hand, the genetic context of blaVIM-2 and blaKPC-2 in carbapenem-resistant P. aeruginosa isolates from infected/colonized patients in two of the hospitals studied was characterized. Using whole-genome sequencing a remarkable variety of genetic background was identified in the isolates carrying the blaKPC-2 and blaVIM-2. There were a diversity of class 1 integrons and variations in the gene cassettes associated to blaVIM-2, as well as a possible event of spread of blaKPC-2 mediated by a plasmid that containing part of Tn4401b in one infection case (Chapter 6). The KPC carbapenemase epidemic in an area of high endemicity in Colombia is driven by the horizontal transfer of promiscuous plasmids harboring blaKPC-2 among members of the Enterobacterales. Likewise, the dissemination of blaVIM-2 and blaKPC-2 in P. aeruginosa in this area in Colombia has been strongly influenced by successful international clones, carrying these genes and additional determinants of resistance on mobile genetic elements, accompanied by gene rearrangement under an antimicrobial selection pressure. These emphasizes the need to implement control strategies based on the rational use of antibiotics and makes the interruption of plasmid transmission a challenge for public health interventions in developing countries.
Aparece en las colecciones: Doctorados de la Corporación Académica Ciencias Básicas Biomédicas

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