Sin título de diapositiva - Sociedad Chilena de Control de

Mecanismos de resistencia antimicrobiana en
bacterias de importancia hospitalaria
Dr. Alberto Fica
Servicio de Infectología, Departamento de Medicina
HOSPITAL MILITAR DE SANTIAGO



Panorama general y factores involucrados en emergencia de
resistencia
En bacilos gramnegativos
 Beta-lactamasas
 BLEE
 Carbapenemasas
En cocáceas grampositivas
 ERV
 SAMR
 S aureus resistente a vancomicina
Contenidos
población bacteriana
rasgo de resistencia infrecuente
una cepa por millón o diez millones de bacterias
tratamiento antibiótico
selección individuos resistentes
replicación bacteriana
reemplazo población
población bacteriana resistente
transferencia horizontal
a otras especies
otros tratamientos
nuevas selecciones
multiresistencia
Resistencia antimicrobiana






Fenómeno progresivo
Aparece luego de introducción de antibióticos
Se comporta en forma acumulativa y tiende a la multiresistencia
Detectable en hospitales y en la comunidad
Limita las opciones terapéuticas, disminuyendo la eficacia clínica
Aumenta los costos de tratamiento
Algunos ejemplos de emergencia de resistencia antimicrobiana
En la comunidad
Resistencia a penicilina (presente en Chile)
 Gonococo
Multiresistencia (no observado en Chile)
 Salmonella serotipo Typhi
Multiresistencia (de baja frecuencia en Chile)
 Mycobacterium tuberculosis
Multiresistencia (relevante en Chile)
 Shigella sp
Resistencia a ampicilina y cotrimoxazol (presente
 Escherichia coli (como agente de ITU)
en Chile)
Resistencia a penicilina y en una fracción de los
 Neumococo
casos a cefalosporinas (presente en Chile)
Resistencia a ampicilina (presente en Chile)
 Haemophilus influenzae
Resistencia a ampicilina (presente en Chile)
 Moraxella catharralis
Resistencia a penicilina (presente en Chile)
 Staphylococcus aureus
Resistencia a cloxacilina (presente en Chile)

Resistencia a diferentes antimaláricos
 Plasmodium sp
En hospitales
Resistencia a cloxacilina y multiresistencia
 Estafilococos
(presente en Chile)
Resistencia a vancomicina (no descrito en Chile)
Resistencia a beta-lactámicos, aminoglucósidos y
 Enterococos
vancomicina (descrito en Chile)
Resistencia a beta-lactámicos, aminoglucósidos,
 Bacilos Gram negativos entéricos y no
quinolonas, cotrimoxazol, etc (presente en Chile)
fermentadores
Selección y dispersión de la resistencia




El uso de antibióticos selecciona resistencia, no la genera
El ecosistema hospitalario es equivalente a un caldo de cultivo
con antibióticos agregados
Tiene laboratorio propio a nivel intestinal, cutáneo y respiratorio
donde conviven especies promiscuas y ejecutan transferencia de
material genético
Además, diseminación gratuita por manos del personal, equipos
contaminados u otros fenómenos creando un continuo geográfico
y temporal que sirve de reservorio
Actitudes médicas y culturales que favorecen el uso irracional de antimicrobianos
 Uso de la prescripción médica como sedante para el propio médico y la familia
 Uso de antibióticos en cuadros respiratorios virales
 Uso indiscriminado de antibióticos en cuadros de diarrea aguda
 Uso indiscriminado de penicilina en consultas de urgencia por odinofagia y fiebre
 Profilaxis quirúrgica indiscriminada
 Presión maternal por lograr algún tratamiento antibiótico para los hijos
 Falta de capacitación y/o desconocimiento del tema en el cuerpo médico
 Promoción y presión farmacéutica
 Ausencia histórica de regulaciones en la venta libre de antimicrobianos*
 Utilización de antimicrobianos en el sector agropecuario
*modificada el año 2000
Mecanismos generales de resistencia antibiótica en bacterias
Modificación enzimática del antibiótico
 Beta-lactamasas
 Enzimas modificantes de aminoglucósidos
 Cloranfenicol acetil-transferasa
Cambios en la permeabilidad a antibióticos por mutaciones en porinas
 Mutación en porina D2 en Pseudomonas aeruginosa (resistencia a carbapenems)
Modificaciones en el sitio de ataque del antibiótico
 Cambios de afinidad a penicilina en las proteinas ligantes a penicilina (PBP)
 DNA girasa (resistencia a quinolonas por mutaciones en subunidades de DNA girasa)
 Modificaciones ribosomales (resistencia a aminoglucósidos)
 Modificaciones ribosomales cruzadas (MLS, resistencia cruzada a macrólidos, lincosamidas y
estreptogramina)
 Reemplazo de D-alanina por D-lactato en la cadena pentapéptida terminal del péptidoglucano
(resistencia a vancomicina)
Mecanismos de eflujo
 Bombas de eflujo para tetraciclina, cloranfenicol, quinolonas, beta-lactámicos, eritromicina u
otros compuestos.
Transporte inefectivo
 Deficiente captación de aminoglucósidos en anaerobios
Resistencia antibiótica a beta-lactámicos
Resistencia a
Beta-lactámicos
Bacilos Gram
negativos
Cocáceas Gram
positivas
Enzimático
Estructural >>
enzimático
Beta-lactamasas
4 tipos de
enzimas
Cambios PBP
Proteínas ligantes
PNC
Beta lactamasas





gran diversidad
4 grupos moleculares
genes codificantes en plasmidios o cromosomas
diferencias en el espectro de resistencia antibiótica, capacidad de
inhibición por ácido clavulánico, tazobactam o sulbactam o en las
especies asociadas
inducibles (genes reguladores) o constitutivas
Algunas diferencias relevantes entre beta-lactamasas de los grupos A y C.
Variable
Beta-lactamasas grupo C
Beta-lactamasas grupo A
Ubicación preferente de genes
codificantes
Cromosomal
Plasmidial
Especies asociadas y escenario
epidemiológico
Pseudomonas aeruginosa,
Enterobacter sp, Citrobacter
freundii, Serratia sp.
Klebsiella pneumoniae, E. coli, N.
gonorrhoeae, H. influenzae, M.
catharralis, Shigella, S.aureus, B.
fragilis
Escenario comunitario o
nosocomial
Escenario nosocomial
Ampliación del espectro
Por mutaciones que desregulan
síntesis de la enzima
Por mutaciones complementarias
en sitio activo de la enzima
Espectro de resistencia
No hiperproductora:
Ampicilina, Cef. 1aG
Hiperproductora
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
No BLEE:
Ampicilina, Cef. 1aG
BLEE
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
Sin espectro sobre
Carbapenémicos
Carbapenémicos
Efecto de inhibidores de betalactamasas
Sin efecto
Efecto inhibitorio
Mutaciones en el sitio
activo de betalactamasas tipo A

Mutaciones en el sitio
activo de betalactamasas explican
optimización en la
afinidad por diferentes
beta-lactámicos y
aumento de espectro
 Incorpora Cef 3ª G :
BLEE
 Mejora la calidad de la
enzima, no su cantidad
La presión selectiva
permite su
persistencia y
expansión
Beta-lactamasas Clase A
beta-lactamasas clase A
Característico de ciertas especies
Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae, E. coli,
Klebsiella pneumoniae, Citrobacter diversus, Proteus sp
enzimas originales
TEM-1, TEM-2
SHV-1
Comunidad
mecanismo prevalente
resistencia a ampicilina, cefalosporinas de primera G
E. coli, Shigella, N. gonorrhoeae, H. influenzae, S. aureus, B. fragilis
Hospital
seleccion variantes, evolucion enzimatica
resistencia a cefalosporinas de 3a G
Ceftazidima R, espectro expandido (BLEE)
E. coli o Klebsiella pneumoniae
Cepa no BLEE
TEM-1, TEM-2, SHV-1
Cepa BLEE
TEM > 2; SHV > 1
Ambiente comunitario
Ambiente nosocomial
Ampicilina/amoxicilina
R
Ampicilina/amoxicilina
R
Cefalosporinas1aG
R
Cefalosporinas1aG
R
Cefalosporinas 2aG
S
Cefalosporinas 2aG
R
Ceftriaxona/cefotaxima
S
Ceftriaxona/cefotaxima
R
Ceftazidima
S
Ceftazidima
R
Cefoperazona-sulbactam
S
Cefoperazona-sulbactam
S
Cefoperazona
S
Cefoperazona
R
Piperacilina
R
Piperacilina
R
Piperacilina-tazobactam
S
Piperacilina-tazobactam
S
Carbapenémicos
S
Carbapenémicos
S
Beta-lactamasas de espectro extendido






TEM, SHV
CTX-M, PER, VEB, GER, BES, TLA, SFO y BEL.
El grupo CTX-M se divide en 5 subfamilias y dentro de ellas ha habido
una enorme diversificación
Estas subfamilias corresponden a CTX-M1, CTX-M2, CTX-M8, CTX-M9
y CTX-M25, algunas de ellas identificadas en Chile
La extensa diseminación en varias partes del mundo es una propiedad
de estas enzimas, la que ocurre a nivel nosocomial como comunitario.
Una característica central de las enzimas de la línea CTX-M es su
actividad sobre cefotaxima o ceftriaxona con mínima actividad sobre
ceftazidima, estableciendo un contrapunto con las BLEE asociadas a
TEM y SHV que se caracterizan por el perfil opuesto
Características de diferentes tipos de beta-lactamasas de espectro
extendido (BLEE).
Línea TEM y SHV
CTX-M
A
A
Sobre ceftazidima
Sobre cefotaxima o
ceftriaxona
Evolución
Modificación sitio activo
Modificación sitio activo
Inhibición
Posible
Posible
Amplia, por plasmidios
Amplia, por plasmidios
Clase o grupo
Actividad preferencial
Diseminación
Implicancias terapéuticas ante beta-lactamasas Clase A espectro
extendido en hospitales



Sospechar enzimas de espectro expandido ante resistencia a
cefalosporinas de tercera generación (ceftriaxona o ceftazidima)
en especies específicas de BGN
Alternativas terapéuticas:
 Uso beta-lactámico apropiado con inhibidor de betalactamasa
 Compuestos estables (carbapenémicos)
 Otra familia (si es posible por antibiograma)
No siempre el inhibidor funciona con enzimas tipo A



Más difícil inhibir BLEE línea SHV que línea TEM
Mayor número copias de plasmidios que codifican por BLEE (dosis genética)
implica una mayor cantidad para inhibir
Alteraciones asociadas en permeabilidad a beta-lactámicos
Beta-lactamasa AmpC



Operon que incluye zona
regulatoria
Presencia beta-lactámico
inhibe represor y permite
síntesis de enzima (inducción)
En ocasiones hay mutación
en la zona que codifica el
represor o promotor y en
forma constitutiva
(permanente) sintetiza enzima
en grandes cantidades



Estado hiperproductor
Enzima de baja afinidad que
aumenta su espectro por
cantidad
No sirven los inhibidores
Algunas diferencias relevantes entre beta-lactamasas de los grupos A y C.
Variable
Beta-lactamasas grupo C
Beta-lactamasas grupo A
Ubicación preferente de genes
codificantes
Cromosomal, incluye zona
reguladora y sensor
Plasmidial
Especies asociadas y escenario
epidemiológico
Pseudomonas aeruginosa,
Enterobacter sp, Citrobacter
freundii, Serratia sp.
Klebsiella pneumoniae, E. coli, N.
gonorrhoeae, H. influenzae, M.
catharralis, Shigella, S.aureus, B.
fragilis
Escenario comunitario o
nosocomial
Escenario nosocomial
Ampliación del espectro
Por mutaciones que desregulan
síntesis de la enzima
Por mutaciones complementarias
en sitio activo de la enzima
Espectro de resistencia
No hiperproductora:
Ampicilina, Cef. 1aG
Hiperproductora
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
No BLEE:
Ampicilina, Cef. 1aG
BLEE
Ampicilina, Cef de 1ª a 3ª G
Sin espectro sobre
Carbapenémicos
Carbapenémicos
Efecto de inhibidores de betalactamasas
Sin efecto
Efecto inhibitorio
Beta-lactamasas AmpC
Beta-lactamasas cromosomales de importancia hospitalaria
Tipo Amp C o clase C
Restringidas a ciertas especies
P. aeruginosa, Enterobacter spp, Citrobacter freundii, Serratia spp.
Sensibilidad a Cefalosporinas de 3ª G
Desrepresión, Hiperproducción
Resistencia a Cefalosporinas 3aG
Susceptibilidad a Carbapenémicos
Pseudomonas aeruginosa
Cepa no hiperproductora
Cepa hiperproductora
Origen comunitario
Ambiente nosocomial
Ceftazidima
S
Ceftazidima
R
Cefoperazona-sulbactam
S
Cefoperazona-sulbactam
R
Cefoperazona
S
Cefoperazona
R
Piperacilina-tazobactam
S
Piperacilina-tazobactam
R
Piperacilina
S
Piperacilina
R
Cefepime
S
Cefepime
V
Imipenem /Meropenem
S
Imipenem / Meropenem
S
Efecto cuantitativo o estequiométrico en aparición de
Resistencia
Compuesto
Cantidad relativa de AmpC
Susceptibilidad
Ceftazidima
+
S
Ceftazidima
+++
R
Piperacilina
+
S
Piperacilina
+++
R
Cefepime
+
S
Cefepime
+++
S
Cefepime
++++
R
Imipenem
+
S
Imipenem
++++
S
Sorteando obstáculos
Estrategias terapéuticas en casos
de hiperproducción de beta-lactamasas AmpC
Carbapenems
Cefepime en ocasiones
Otra familia si es posible
amikacina, ciprofloxacino, otros
Carbapenemasas





Enzima con espectro sobre todos los beta-lactámicos
Incluye carbapenémicos
No utilidad inhibidores
Pertenecientes al grupo B y algunos casos al grupo A
Constituyen la peor amenaza
Resistencia a carbapenémicos
Mecanismo
Carbapenemasa
Carbapenemasa
Mutación porina +
hiperproducción
AmpC
Grupo o Clase
Grupo o clase B
Grupo o clase A
Denominación
Metalo betalactamasas
KPC
Especies
asociadas
S. maltophilia (100%),
P. aeruginosa (VIM,
<20%)
Otras especies
K. pneumoniae
P. aeruginosa
Espectro
Todos los betalactámicos.
Incluye
carbapenémicos
Todos los betalactámicos.
Incluye
carbapenémicos
Todos los betalactámicos.
Incluye
carbapenémicos
Causa más frecuente resistencia a todos los B-L
Pseudomonas aeruginosa
Cepa panresistente a Blactámicos
2 mecanismos
Cepa panresistente a Blactámicos
1 mecanismo
Hiperproducción AmpC +
mutación porina
Carbapenemasa
Ceftazidima
R
Ceftazidima
R
Cefoperazona-sulbactam
R
Cefoperazona-sulbactam
R
Cefoperazona
R
Cefoperazona
R
Piperacilina-tazobactam
R
Piperacilina-tazobactam
R
Piperacilina
R
Piperacilina
R
Cefepime
R
Cefepime
R
Imipenem /Meropenem
R
Imipenem / Meropenem
R
Causa más frecuente resistencia a todos los B-L
KPC llegó a Chile


KPC
Carbapenemasa
con espectro
sobre todas los
beta-lactámicos y
carbapenémicos
Resistencia a aminoglucósidos
Variantes de enzimas modificantes de aminoglucósidos y su espectro de acción.
enzimas
estreptomicina
Gentamicina C1
amikacina
Acetiltransferasas
AAC-6’
+
AAC-2’
AAC-3’
-
+
+
-
-
-
V
+
V
+
+
-
-
-
+
-
-
+
Fosfotransferasas
APH-3’
APH-2’’
APH-3’’
APH-6
Enzimas adenilantes
ANT-2’’
ANT-4’
V: variable, no presente en todas las isoformas

Más frecuente R a GM que AMK

En BGN la multiresistencia se da por suma de genes y no por evolución sitio activo de la
misma enzima
Resistencia a aminoglucósidos






Mecanismos predominantemente enzimáticos
Enzimas modificantes
Espectro de acción limitado y reducido para cada una de ellas
Escasa resistencia cruzada
Multiresistencia originada por suma alélica de genes
Resistencia infrecuente ante amikacina
¿Qué mecanismos podrían estar presente en este
antibiograma?
P. aeruginosa
Antimicrobiano
Sensibilidad
Mecanismo
Gentamicina
R
Enzima modificante
Amikacina
S
No aplicable
Ciprofloxacino
R
Mutación DNA girasa
Ceftazidima
R
Hiperproducción AmpC
Piperacilina-tazobactam
R
Hiperproducción AmpC
No efecto inhibidores clásicos
Imipenem o Meropenem
S
No aplicable
Integrones
Estructuras genéticas que facilitan la multiresistencia

Integrones permiten cosecha genes de R
 Explican resistencia modular (simultánea)
 Expresan todos los mecanismos simultáneamente
 Habitualmente residen en plasmidios
Resistencia en cocáceas Gram positivas

Enterococcus faecium



Enterococo resistente a vancomicina-teicoplanina (VanA)
Enterococo resistente a vancomicina (VanB)
Staphylococcus aureus



Resistencia a PNC
Resistencia a cloxacilina (meticilina)
Resistencia a glicopéptidos
El problema del enterococo
Autonomía y efecto sinérgico entre dos antibióticos
8
log bacterias viables / mL
7
autonomía
o efecto
indiferente
6
efec to no s e inc rementa más de 10 v ec es
s obre el más ac tiv o
5
z -mic ina
4
x -mic ina
3
sinergia
2
efec to s e inc rementa
más de 100 v ec es a 24h
1
x + z -mic ina
0
0
4
8
12
16
18
24
tiempo en horas




Patógeno ocasional pero sobre el cual es difícil lograr un efecto bactericida
Tolerante a muchos ATB bactericidas
Requiere combinación sinérgica en infecciones graves
Combinación habitual PNC o Ampicilina + gentamicina
Evolución de resistencia en enterococo
• Especie tolerante
• Efecto bacteriostático ATB
por separado
• Efecto bactericida en
combinación sinérgica de
PNC/ampi + GM
Situación
previa
Transición
• Resistencia a
PNC/Ampicilina y GM por
separado
• Vancomicina reemplaza a
beta-lactámicos
• Efecto sinérgico
bactericida se mantiene
• Resistencia a
Glicopéptidos
• Fenotipo Van B:sensible a
teicoplanina
• Fenotipo Van A: resistente
a ambos glicopéptidos
ERV
La emergencia de ERV implica la pérdida
de alternativas clásicas
La emergencia de ERV implica la pérdida
casi total de alternativas bactericidas
(necesarias en cuadros graves)
Mecanismo de acción y de resistencia
de glicopéptidos en Enterococos
Bacterias resistentes a vancomicina modifican los precursores
del pentapéptido, cambiando D-Ala terminal por D-Lac, sin afinidad por glicopéptidos
Evolución resistencia en S. aureus
S. aureus S a
PNC
Betalactamasa
grupo A
Meticilina
(cloxacilina)
Compuesto
estable a
betalactamasa
Adquisición
gen mecA
Cassette
cromosomal
Nueva PBP
(PBP2a)
SAMR
Uso
glicopéptidos
Alteraciones
permeabilidad
(GISA)
Adquisición
VanA (GRSA)
No prefiera vancomicina si es susceptible a cloxacilina
Resistencia a glicopéptidos
Enterococo
S. aureus
Mecanismo
Reemplazo de D-ala terminal
por D-lactato
Alteraciones de
permeabilidad
Adquisición de fenotipo
VanA desde
enterococo
Magnitud de la
resistencia
Se divide en 2 de acuerdo al
espectro sobre los 2
glicopéptidos
Se identifican por fenotipos A
yB
Se divide en dos de
acuerdo al nivel de
resistencia:
Intermedio
(permeabilidad)
Alta resistencia (VanA)
Resistencia a quinolonas

Mecanismos tradicionales no
transferibles
 Codificación cromosomal
 Mutación DNA Girasa o
Topoisomerasa
Mecanismos transferibles
Proteínas protectoras del sitio
blanco
Enzimas modificantes conjuntas
para AMG y quinolonas
Bombas de eflujo

Mecanismos transferibles
 Incrementan CIM discretamente
pero pueden ser aditivos
 Pueden estar codificados en
plamidios o integrones
Denominación
Qnr
AAC(6´)-1b-cr
Oqx, Qep

En esta charla se han sacrificado numerosos aspectos
para simplificar sus contenidos
Conclusiones
PBP2a
VanA
Qnr
Qep Oqx
AAC(6´)-1b-cr
AmpC
BLEE
Carbapenemasas
Enzimas
Modificantes
AMG
Aumento costos
Reducción eficacia
Diseminación horizontal por factor
humano
Integrones
Transposones
Plasmidios
Transferencia información
entre bacterias