Evaluation and Development of a Phenotypic Screening Strategy for Emerging β-lactamases in Gram-negative Bacilli.

Transcriptie

1 Evaluation and Development of a Phenotypic Screening Strategy for Emerging β-lactamases in Gram-negative Bacilli. Apr. Willems Elise 6 April 2011 Critically Appraised Topic Supervisors: Dr. R. Cartuyvels Dr. K. Magerman PhD S. Nys

2 Inhoudsweergave Inleiding Deel 1: Extended spectrum ß-lactamasen (molecular class A) Deel 2: Derepressed & plasmid-mediated AmpC ß-lactamasen Deel 3: Carbapenemases Take home messages

3 Inleiding: Waarom screenen naar emerging β-lactamases in GNB? Infecties met MDR-GNB* Morbiditeit Mortaliteit Hospitalisatie periode Gezondheidskosten Belangrijke oorzaken van MDR-GNB * ESBL * plasmid-mediated AmpC * derepressed AmpC * carbapenemases * multi-drug resistente Gram-negatieve bacillen

4 Inleiding: Waarom screenen naar emerging β-lactamases in GNB? Snel opsporen GNB met * ESBL * plasmid-mediated AmpC * derepressed AmpC * carbapenemases - Optimalisatie antibioticum therapie - Maatregelen ter preventie van ZKH verspreiding - Epidemiologische doeleinden

5 Inleiding Deel 1: Extended spectrum ß-lactamasen (molecular class A) Deel 2: Derepressed & plasmid-mediated AmpC ß-lactamasen Deel 3: Carbapenemases Take home messages

6 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

7 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

8 ESBL Opsporen in surveillance stalen Beperkte literatuurgegevens Chromogene agars selectieve isolatie & identificatie van ESBL producerende GNB commercieel beschikbaar CHROMagar ESBL (Kanto Chemical) chromid ESBL (biomérieux) Brilliance ESBL agar (Oxoid) chromid ESBL biomérieux

9 ESBL Opsporen in surveillance stalen Chromogene agars CHROMagar ESBL 1 Sensitiviteit (SN) = chromid ESBL Beperking: inclusie van slechts klein # ESBL producers chromid ESBL 2,3 Chromogene ESBL agars selectieve GN-agars met AB (disk) toegevoegd. SN selectieve = werkbesparend GN-agars (ESBL-screening met CTX & CAZ* in non-enterobacteriaceae) Brilliance ESBL 4 SN > Mck-agar met CAZ disk SN = chromid ESBL 1. Saito R, Lett Appl Microbiol Reglier-Poupet H, J Med Microbiol Paniagua R, Diagn Microbiol Infect Dis Huang TD, J Clin Microbiol *CTX= cefotaxime CAZ= ceftazidime

10 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

11 ESBL Opsporen in Gram-negatieve isolaten CLSI, EUCAST, BSAC, NVMM Geen uniforme aanbevelingen Geen aanbevelingen voor non-enterobacteriaceae

12 ESBL Opsporen in Gram-negatieve isolaten CAZ, CTR of CTX als enige indicator CPD Meest sensitief Slechte specificiteit CAZ + CTR of CAZ + CTX Goede sensitiviteit Goede specificiteit CAZ= ceftazidime CTR= ceftriaxone CTX= cefotaxime CPD= cefpodoxime

13 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

14 ESBL confirmatie Methoden ~ in vitro inhibitie van ESBL door clavulaanzuur CAZ+CA CAZ CT/CTL 8 CAZ AMC CTX CTX CTX+ CA Phantom zone Double disk synergy test DDST Combined DDST CDDST Deformatie van cefalosporine inhibitie ellips Etest ESBL detection strips

15 ESBL confirmatie Methoden ~ in vitro inhibitie van ESBL door clavulaanzuur Vitek2 panel met ESBL confirmatie test (indicatoren= CTX, CAZ, FEP) Cica-Beta test strips (indicator= chromogeen cefalosporine, HMRZ-86) Phoenix panel met ESBL confirmatie test (indicatoren= CTX, CTR, CAZ, CPD)

16 ESBL confirmatie Methoden Vals negatieve resultaten mogelijk i.g.v. coproductie van AmpC Carbapenemase

17 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

18 ESBL confirmatie 1. DDST Voordelen Goedkoop Goede performantie Nadelen Interpretatie = moeilijk & subjectief Correcte afstand tussen disks DDST niet de meest geschikte ESBL confirmatie test

19 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

20 ESBL confirmatie 2. Cica-Beta test Voordelen Eenvoudig Reductie ESBL confirmatie tijd Nadeel Grote variaties in gerapporteerde sensitiviteit ( % 6 ) Verder evaluaties vereist alvorens gebruik in routine klinische laboratoria. 5. Garrec H, J Clin Microbiol Lavigne JP, Pathol Biol (Paris)

21 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

22 ESBL confirmatie 4. Semi-automatische systemen: Phoenix - Vitek2 Non-inducible Enterobacteriaceae Phx & Vitek2, afzonderlijk in studies geëvalueerd. Slechts 1 direct vgl.-studie 7 E. coli & Klebsiella spp.» SN Phoenix (96%) > Vitek2 (89%)» SP Phoenix (85%) = ~ Vitek 2 (81%) Inducible Enterobacteriaceae Phx & Vitek2 SN Vitek2 < andere ESBL confirmatie methoden 8 (P< 0,001, Enterobacter spp.) SP Phoenix = 33,3% 9 (Enterobacter & Citrobacter spp.) 7. Thomson KS, J Clin Microbiol Garrec H, J Clin Microbiol Wiegand I, J Clin Microbiol

23 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST

24 ESBL confirmatie 5. ESBL Etest strips Non-inducible Enterobacteriaceae Garrec H et al., J Clin Microbiol Vergelijking performantie Etest ESBL detectie strips SN (CT/CTL Etest + TZ/TZL Etest ) > SN (CT/CTL Etest )!!! P > 0,001 PM/PML Etest : Hoogste SN (97%) & SP (79%) Contra aanbevelingen fabrikant!

25 ESBL confirmatie 5. ESBL Etest strips AmpC coproducing Enterobacteriaceae CT/CTL & TZ/TZL Etests Reden: Vals negatieve & niet interpreteerbare resultaten PM/PML Etest op MH agar 11 SN = 66%, Enterobacter spp. PM/PML Etest op een cloxacillin bevattende agar Nadelen SN= 100% 11 Interpretatie = moeilijk ± 30% inhibitie elipsen worden verkeerd afgelezen 110 Kostprijs Duurder dan CDDST MIC waarden buiten de concentratiegradiënt niet-interpreteerbaar 10. Harada S, Korean J Lab Med Garrec H, J Clin Microbiol Laffineur K, Abstr Intersci Conf Antimicrob Agents, Stürenvurg E, J Antimicrob Chemother Mohanty S, J Infect Dev Ctries 2009.

26 Extended spectrum ß-lactamasen opsporen in surveillance stalen opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST» Non-inducible Enterobacteriaceae» AmpC coproducing Enterobacteriaceae

27 ESBL confirmatie 6. CDDST Non-inducible Enterobacteriaceae Aanbevolen door CLSI, NVMM, BSAC Indicator cefalosporines= CAZ & CTX Garrec H et al., J Clin Microbiol Performantie (CTX + CAZ) = (CTX) Performantie best voor CTX gecombineerd met FEP

28 Extended spectrum ß-lactamasen Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Methoden 2. DDST 3. Cica-Beta test 4. Semi-automatische systemen 5. ESBL Etest strips 6. CDDST» Non-inducible Enterobacteriaceae» AmpC coproducing Enterobacteriaceae

29 ESBL confirmatie 6. CDDST AmpC coproducing Enterobacteriaceae i. Indicator = 3 e generatie cefalosporine & geen AmpC inhibitor zeer lage SN (e.g. 46%, Enterobacter spp., CTX & CAZ) 15 ii. Aanbevelingen NVMM & BSAC (inducible Enterobacteriaceae) Indicator = FEP lage SN (e.g. 85%, Enterobacter spp.) 15 iii. FEP (indicator) &/of cloxacillin-containing MH-agar ( µg/ml) SN= % (Enterobacter spp., P. aeruginosa) 15 Nood aan bijkomende evaluatie (non-enterobacter spp. & plasmid-mediated AmpC) 15. Garrec H, J Clin Microbiol Jiang X, Antimicrob Agents Chemother

30 ESBL confirmatie 6. CDDST AmpC coproducing Enterobacteriaceae iv. Toevoegen boorzuur (AmpC inhibitor) aan CTX (+CA) & CAZ(+CA) SN & SP van ESBL detectie in chromosomale & plasmid-gemedieerde AmpC producers

31 ESBL confirmatie 6. CDDST ESBL Etest Nadelen Geen betere performantie in vgl met CDDST CDDST verkozen boven Etests voor ESBL confirmatie

32 Inleiding Deel 1: Extended spectrum ß-lactamasen (molecular class A) Deel 2: Derepressed & plasmid-mediated AmpC ß-lactamasen Deel 3: Carbapenemases Take home messages

33 Derepressed & plasmid-mediated AmpC Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Variation of modified indirect 3D test 2. Cica-Beta test 3. DDST 4. Etest strips 5. Disk potentiatie test

34 Derepressed of plasmid-mediated AmpC Opsporen in surveillance stalen Chromogene agars voor specifieke isolatie van AmpC producers Nog niet ontwikkeld Rol van chromogene ESBL agars? Niet geëvalueed voor AmpC detectie Derepressed AmpC = vals positieven?

35 Derepressed & plasmid-mediated AmpC Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Variation of modified indirect 3D test 2. Cica-Beta test 3. DDST 4. Etest strips 5. Disk potentiatie test

36 Derepressed of plasmid-mediated AmpC Opsporen in Gram-negatieve isolaten Aanbevelingen EUCAST & NVMM Gevoeligheid aan cefoxitine (<19mm of 16μg/ml) Voordeel: sensitief Nadeel: niet specifiek Kim J et al. (J Clin Microb ) In derepressed AmpC producers Gevoeligheid aan cefotetan = beter ( 15mm of 32 μg/ml) Specifieker Voldoende sensitief (SN 94%) Nadeel: niet beschikbaar in semi-automatische systemen!

37 Derepressed & plasmid-mediated AmpC Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Gram-negatieve isolaten Confirmatie 1. Variation of modified indirect 3D test 2. Cica-Beta test 3. DDST 4. Etest strips 5. Disk potentiatie test

38 Derepressed of plasmid-mediated AmpC confirmatie 1. Variation of modified indirect three-dimensional test Bereiding enzyme extract vereist meerdere X invriezen & ontdooien Niet uitvoerbaar in meeste routine klin. labo s Figure 7. The modified indirect three-dimensional test for AmpC detection. Organisms showing clear distortion in the zone of inhibition are considered as AmpC producers (Test and control strains A and B). Strain C showing minimal distortion is considered indeterminate. Strain D is the negative control [56].

39 Derepressed of plasmid-mediated AmpC confirmatie 2. Cica-Beta test Niet geschikt voor confirmatie derepressed AmpC Livermore DM, J Antimicrob Chemother derepressed AmpC producers SN=78% Bruikbaar voor plasmid-mediated AmpC confirmatie=?

40 Derepressed of plasmid-mediated AmpC confirmatie 3. DDST Beperkt geëvalueerd Nadelen Interpretatie = moeilijk & subjectief Correcte afstand tussen disks DDST niet de meeste geschikte AmpC confirmatie test

41 Derepressed of plasmid-mediated AmpC confirmatie: 4. Etest strips (CN/CNI & FX/FXI) Etest strips CN/CNI & FX/FXI 1 zijde: concentratiegradient cefotetan (CN) of cefoxitine (FX) Andere zijde: zelfde AB + constante [cloxacillin]

42 Derepressed of plasmid-mediated AmpC confirmatie: 4. Etest strips (CN/CNI & FX/FXI) Beperkt # evaluatiestudies Enkel in plasmid-mediated AmpC producers Goede performantiecijfers SN (CN/CNI + FX/FXI Etest ) > SN (CN/CNI Etest ) 19» Verschil niet significant (94% t.o.v. 96%)! Nood aan bijkomende evaluaties (incl. derepressed AmpC producers.) 17. Adler H,. Abstract ECCMID Tsakris A, J Clin Microbiol Bolström A, Abstract ICAAC 2006.

43 Derepressed of plasmid-mediated AmpC confirmatie: 5. Disk potentiatie test AmpC inhibitor= boorzuur Betrouwbaar voor confirmatie plasmid-mediated AmpC productie 20-26! Verschillen in study design # & type indicator cefalosporine hoeveelheid inhibitor toegevoegd Nood aan bijkomend onderzoek: beste disk potentiation test configuratie? in derepressed AmpC producers Nadeel: niet commercieel beschikbaar 20. Tenover FC, J Clin Microbiol Coudron PE, J. Clin Microbiol Yagi T, J Clin Microbiol Brenwald NP, J Antimicrob Chemother Lee W, Korean J Lab Med Tan TY, Antimicrob Agents Chemother

44 Inleiding Deel 1: Extended spectrum ß-lactamasen (molecular class A) Deel 2: Derepressed & plasmid-mediated AmpC ß-lactamasen Deel 3: Carbapenemases Take home messages

45 Carbapenemases Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Enterobacteriaceae isolaten Confirmatie klasse A in Enterobacteriaceae MBL in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa & Acinetobacter spp.

46 Carbapenemase Opsporen in surveillance stalen Beperkte literatuurgegevens Chromogene CHROMagar KPC Slechts beperkt geëvalueerd in KPC & VIM producers 26,27 Betrouwbaar ter opsporing andere carbapenemasen (e.g. OXA-48, IMP)? Gebrek aan gouden standaard om goede performantiedata te creëren. Nood aan bijkomende evaluaties alvorens gebruik in routine laboratoria 26. Panagea T, Int J Antimicrob Agents Samra Z, J Clin Microbiol

47 Carbapenemases Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Enterobacteriaceae isolaten Confirmatie klasse A in Enterobacteriaceae MBL in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa & Acinetobacter spp.

48 Carbapenemase Opsporen in Enterobacteriaceae isolaten Aanbevelingen CLSI & DWP*: verschillen! Class Niet aanbevolen A carbapenemasen in Proteus, SN Serratia, ( 2 µg/ml)= Providencia 75% & SN ( 0,5 Morganella µg/ml)= spp. 100% MEM: 23 mm OF 0,5 µg/ml Aanbevolen in E. coli, Klebsiella, Salmonella, Enterobacter & Citrobacter spp. Lage SN ( 78%) 1) CLSI breekpunten enkel voldoende gevoelig voor KPC SN voor detectie class A carbapenemases= 75% 2) Minder specifiek als IMP & MEM *Dutch Working Party on the Detection of Highly Resistant Microorganisms

49 Carbapenemases Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Enterobacteriaceae isolaten Confirmatie klasse A in Enterobacteriaceae 1. MHT 2. Modified MHT 3. DDST 4. CDDST MBL in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa & Acinetobacter spp.

50 Klasse A Carbapenemases (e.g. KPC) Confirmatie in Enterobacteriaceae 1. Modified Hodge Test (MHT) Voordeel: hoge SN (93-95%) Nadelen: Lage specificiteit geen onderscheid klassen carbapenemasen arbeidsintensief soms moeilijk te interpreteren 2. Modified MHT 26 Voordeel: Class A carbapenemasen 100% onderscheidbaar Nadeel: van andere klasse ß-lactamasen arbeidsintensief soms moeilijk te interpreteren Niet ideaal voor gebruik in Routine klinische laboratoria 26. Pasteran F, J Clin Microbiol

51 Klasse A Carbapenemases (e.g. KPC) Confirmatie in Enterobacteriaceae 3. DDST (boorzuur disk) CDDST toont betere performantie 26 Interpretatie= moeilijk en subjectief Niet aanbevolen door CLSI & DWP Niet de meest geschikte test voor klasse A carbapenemase confirmatie 26. Pasteran F, J Clin Microbiol

52 Klasse A Carbapenemases (e.g. KPC) Confirmatie in Enterobacteriaceae 4. CDDST Boorzuur = inhibitor i. Home-prepared disks Vnl. geëvalueerd in KPC-producerende K. pneumoniae verschillend Goede performantie

53 Klasse A Carbapenemases (e.g. KPC) Confirmatie in Enterobacteriaceae 4. CDDST Boorzuur = inhibitor i. Home-prepared disks ii. Rosco s KPC+MBL Confirm ID kit* MEM = indicator APB = inhibitor Giske et al., Clin Microbiol Infect * Enkel geëvalueerd voor KPC confirmatie * SN= 100%, SP= 98% (~ home prep. disk MEM+600µg APB) Rosco Diagnostica A/S, Taastrup, Denmark

54 Klasse A Carbapenemases (e.g. KPC) Confirmatie in Enterobacteriaceae 4. CDDST Boorzuur = inhibitor i. Home-prepared disks ii. Rosco s KPC+MBL Confirm ID kit* iii. Aanbelingen DWP (~ advies EUCAST experts & ESGARS)

55 Carbapenemases Opsporen in surveillance stalen Opsporen in Enterobacteriaceae isolaten Confirmatie klasse A in Enterobacteriaceae MBL in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa & Acinetobacter spp. 1. Modified MHT 2. Cica-Beta test 3. MBL Etest 4. DDST & CDDST

56 Metallo-bèta lactamases Confirmatie in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, Acinetobacter 1. (Modified) MHT Aanbevolen door CLSI Nadelen: onmogelijk om MBL te onderscheiden van andere klasse carbapenemase soms moeilijk te interpreteren Niet geschikt arbeidsintensief voor MBL confirmatie

57 Metallo-bèta lactamases Confirmatie in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, Acinetobacter 2. Inhibitor based confirmatie testen MBL activiteit ~ Zn 2+ Inhibitoren = Zn-chelatoren (e.g. EDTA, MPA, DPA) i. Cica-Beta test ii. Te lage SN niet geschikt MBL Etest (IP/IPI) Enkel bruikbaar indien MIC > 4µg/ml Te lage SN niet geschikt Indien MIC 4 µg/ml niet interpreteerbaar resultaat! Meeste MBL-producerende Enterobacteriaceae: MIC < 4 µg/ml» Ondanks, aanbevolen door DWP voor MBL confirmatie in Enterobacteriaceae

58 27. Picão RC, J Clin Microbiol Metallo-bèta lactamases Confirmatie in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, Acinetobacter 2. Inhibitor based confirmatie testen i. Cica-Beta test ii. MBL Etest (IP/IPI) iii. DDST & CDDST Vele studies met zware beperkingen Meest volledige studie 27» CDDST of DDST ~ genus van geteste bacterie» type indicatoren» hoogste SN & MPA vermijden (toxisch) Methode Indicator Inhibitor Cut-off waarde/spacing SN/SP (%) Enterobacteriaceae CDDST IPM (10µg) EDTA (10µL, 100mM) 5 mm 100/100 P. aeruginosa CDDST CAZ (30µg) EDTA (8µL,100mM) 5 mm 96/100 Acinetobacter spp. DDST IPM (10µg) EDTA (5µL, 100mM) 10mm 100/33

59 Metallo-bèta lactamases Confirmatie in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, Acinetobacter 2. Inhibitor based confirmatie testen i. Cica-Beta test ii. MBL Etest (IP/IPI) iii. DDST & CDDST Meest volledige studie Rosco s KPC+MBL ConfirmID kit» Indicator= MEM, inhibitor= DPA*» Enkel geëvalueerd in MBL producing Enterobacteriaceae» SN= 100% (incl. MEM gevoelige stammen?) Rosco s CDDST met IMP & EDTA» Geëvalueerd in MBL-producing P. aeruginosa & Acinetobacter spp» SN= 100%, lage specificiteit *dipicolinic acid

60 Metallo-bèta lactamases Confirmatie in Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, Acinetobacter 2. Inhibitor based confirmatie testen i. Cica-Beta test ii. MBL Etest (IP/IPI) iii. DDST & CDDST Meest volledige studie Rosco s KPC+MBL ConfirmID kit Rosco s CDDST met IMP & EDTA DWP aanbevelingen voor Enterobacteriaceae ~Studie met beperkingen

61 Inleiding Deel 1: Extended spectrum ß-lactamasen (molecular class A) Deel 2: Derepressed & plasmid-mediated AmpC ß-lactamasen Deel 3: Carbapenemases Take home messages

62 Take home messages Veel literatuur beschikbaar Studies vaak beperkt nood aan bijkomende onderzoeken Resultaten van deze studie Overzicht van performantie, voor-& nadelen van methoden Toont tegenstrijdigheden tussen richtlijnen en literatuur Vormt basis voor opstellen van screening & confirmatie strategie

63 todo s in Jessa ZH SOP screenen naar multi-resistente kiemen in diverse stalen herschrijven conform met de bevindingen van dit werk.

64 Evaluation and Development of a Phenotypic Screening Strategy for Emerging β-lactamases in Gram-negative Bacilli.