CARBAPENEMASER

CARBAPENEMASES

Klass A carbapenemaser

Enzymer i denna klass kan vara kromosomala eller plasmidburna.  Exempel på kromosomala beta-laktamaser är NMC-A och IMI-1 hos Enterobacter cloacae och Sme-1-3 hos Serratia marcescens.  Dessa enzymer räknas vara sällsynta, men kan vara underskattade i och med att detektionen är svår.  Det enda sätt att upptäcka dessa enzymer är genom systematisk letning efter dem med fenotypiska metoder (isoelektrisk fokusering, studier av carbapenem-hydrolys) eller med genotypiska metoder (PCR och sekvensering).  Exempel på plasmidburna klass A beta-laktamaser är KPC-1 hos Klebsiella pneumoniae, KPC-2 hos Klebsiella oxytoca och GES-2 hos Pseudomonas aeruginosa, den sistnämnde en punktmutant av ESBL-enzymet GES-1.  KPC-enzymerna kan ge relativt höggradig carbapenem-resistens per se, men uttalad resistens uppstår ofta när det även finns nedsatt permeabilitet. Det finns i dagsläget inga rapporter från de skandinaviska länderna om förekomst klass A carbapenemaser, men systematiska undersökningar har inte varit utförda.

Klass D carbapenemaser

Oxacillinaser rapporteras i ökande grad från Acinetobacter baumanii, men ger i sig relativt låggradig resistens mot carbapenemer.  OXA-48 beskrevs i 2004 hos en Klebsiella pneumoniae stam från Turkiet och hade högre hydrolysaktivitet mot imipenem än tidigare beskrivna oxacillinaser.  Detta enzym upphittades även på et plasmid. Detektion av oxacillinaser kan i princip ske genom isoelektrisk fokusering, hydrolys-studier eller PCR.  I likhet med klass A carbapenemaserna vet vi heller inte om oxacillinaser förekommer bland skandinaviska carbapenem-resistenta gramnegativa staver, dock verkar det sannolikt att dessa kan förekomma hos carbapenem-resistenta Acinetobacter species.

Klass B carbapenemaser

Metallo-beta-laktamaser (MBL), tillhörande Ambler klass B i beta-laktamas-klassifiseringen, har en förmåga att hydrolysera alla beta-laktamantibiotika förutom monobaktamer.  Denna klass av beta-laktamaser räknas vara den klinisk mest betydningsfulla. Klass B beta-laktamaser har betydelse för konstitutionell resistens i bakterier som Stenotrophomonas maltophilia, Aeromonas hydrophila, Legionella gormanii, Flavobacterium sp och Chryesobacterium species.  De kan dessutom finnas i vissa isolat av Bacillus cereus och Bacteroides fragilis.

MBL av VIM-klass har i Sverige hittills upphittats i Stockholm och i Malmö.  De två isolaten från Stockholm verkar inte ha någon epidemiologisk relation, men är i båda fall isolerade från grekiska patienter.  Stammen som isolerades i Malmö hade ingen klar epidemiologisk relation till södra Europa, men har samma integron-struktur och serotyp som en stam isolerad i Frankrike.  VIM metallo-beta-laktamaser är oftast lokaliserade på klass 1 integroner som ibland kan finnas på överförbara plasmider, ibland på icke-överförbara plasmider, men som i de flesta fall är lokaliserade kromosomalt. Troligen är flera kromosomalt lokaliserade integroner mobila, sannolikt via transposoner.  Således har man observerat både klonal och horisontell dissemination.

MBL av VIM-klass har i Sverige hittills upphittats i Stockholm och i Malmö.  De två isolaten från Stockholm verkar inte ha någon epidemiologisk relation, men är i båda fall isolerade från grekiska patienter.  Stammen som isolerades i Malmö hade ingen klar epidemiologisk relation till södra Europa, men har samma integron-struktur och serotyp som en stam isolerad i Frankrike.  VIM metallo-beta-laktamaser är oftast lokaliserade på klass 1 integroner som ibland kan finnas på överförbara plasmider, ibland på icke-överförbara plasmider, men som i de flesta fall är lokaliserade kromosomalt. Troligen är flera kromosomalt lokaliserade integroner mobila, sannolikt via transposoner.  Således har man observerat både klonal och horisontell dissemination.

Screening för kliniskt betydelsefulla karbapenemaser.

I lågprevalensländer som de skandinaviska är det fortfarande oklart vilken screeningstrategi man skall välja för att fånga upp MBL-produserande P. aeruginosa, Acinetobacter species och Enterobacteriaceae.  Det finns emellertid tillräckligt med dokumentation för att kunde rekommendera screening av alla P. aeruginosa och Acinetobacter species med resistens mot alla beta-laktamer.  Man bör dessutom sannolikt liberalt screena alla höggradigt resistenta isolat av P. aeruginosa eller Acinetobacter species som verkar ha epidemiologisk relation till södra Europa eller Sydost-Asien.  Stammar med isolerad resistens mot imipenem eller meropenem är det troligen inte behov av att screena i och med att andra resistensmekanismer som porinmutationer eller antibiotikaefflux är mer sannolika i denna typ av isolat.  Screening av alla isolat med resistens mot båda carbapenemer kommer leda till att man måste testa ett högt antal stammar, men är den säkraste strategi för att undvika att missa MBL-isolat.  En kompromiss som även tar hänsyn till grekiska data på observerad resistensprofil i MBL-isolat kan vara att testa alla isolat som är resistenta mot imipenem och meropenem, samt har nedsatt känslighet för antingen piperacillin/tazobactam eller ceftazidim.  Inom Enterobacteriaceae bör man troligen screena alla isolat med nedsatt känslighet för carbapenemer, vilket borde vara möjligt i och med den låga prevalensen av resistens.

Alla metoder för MBL-screening baserar sig på enzymernas zinkberoende, vilket möjliggör inaktivering med zink-chelatorer som EDTA och MAA.  Det finns både diskbaserade och Etest baserade metoder som utnyttjar denna detektionsprincip. Fynd av falska positiva isolat är relativt vanligt och beror oftast på att zink-chelatorer även har en permeabiliserande effekt vilket betyder att många isolat med porinmutationer får signifikant sänkning av MIC, i särskilt stor grad gäller detta för imipenem. De flesta metoder baserar sig på användning av imipenem och imipenem+EDTA, men tillägg av ceftazidim i screeningen kan troligen reducera antalet falska positiva.   Positiva resultat måste alltid verifieras med PCR på referenslaboratorium.

Metallo-beta-laktamaser är beskrivna även hos Bacteroides fragilis i Sverige.  Screening kan utföras med modifierad Etest baserad metod eller med PCR.  I övrigt kan den inducerbara metallo-beta-laktamasen L1 ses hos de flesta isolat av Stenotrophomonas maltophilia, vilket är förklaringen på att dessa isolat är naturligt resistenta mot carbapenemer.  S. maltophilia har vid disk-diffusions testing ofta stor uppklarningszon runt ceftazidim-lappen, men på bakgrund av närvaro av MBL samt detta enzyms inducerbarhet rekommenderar RAF-M att inte svara ut denna bakterie som ceftazidim-känslig.  Vissa studier har dock visat relativt låg hydrolysgrad för ceftazidim, men tillräcklig dokumentation av in vivo effekt föreligger inte.

References

Nordmann P, Poirel L.  Emerging carbapenemases in Gram-negative aerobes. Clin Microbiol Infect 2002; 8: 321-331

Giakkoupi P, Petrikos G, Tzouvelekis LS, Tsonas S, Legakis NJ, Vatopoulos AC. Spread of integron-associated VIM-type metallo-beta-lactamase genes among imipenem-nonsusceptible Pseudomonas aeruginosa strains in Greek hospitals. J Clin Microbiol 2003; 2: 822-825

Pournaras S, Maniati M, Petinaki E, Tzouvelekis LS, Tsakris A, Legakis NJ, Maniatis AN. Hospital outbreak of multiple clones of Pseudomonas aeruginosa carrying the unrelated metallo-beta-lactamase variants bla-VIM-2 and bla-VIM-4.  J Antimicrob Chemother 2003; 51: 1409-1414

Lagatolla C, Tonin EA, Monti-Bragadin C, Dolzani L, Gombac F, Bearzi C, Edalucci E, Gionechetti F, Rossolini GM. Endemic carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa with acquired metallo-beta-lactamase determinants in European hospital. Emerg Infect Dis. 2004 Mar;10(3):535-8.