Verbreitung von Extended-Spectrum-β-Lactamase-bildenden Escherichia coli ST131 und Klebsiella pneumoniae ST11 bei Patienten mit Pneumonie: Eine molekularepidemiologische Studie
Einleitung
Extended-Spectrum-β-Lactamase(ESBL)-bildende Enterobakterien, insbesondere Escherichia coli (E. coli) und Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), stellen bedeutende Erreger von Pneumonien dar und bergen erhebliche klinische Herausforderungen. Die Prävalenz ESBL-produzierender E. coli und K. pneumoniae variiert in China je nach geografischer Region und Infektionstyp. Kontinuierliche Surveillance der Verbreitung dieser Erreger ist aufgrund ihrer hohen Antibiotikaresistenz und der klonalen Transmission dominanter Subtypen wie E. coli ST131 und K. pneumoniae ST11 essenziell. Diese Studie untersucht die klinischen und molekularepidemiologischen Charakteristika von ESBL-bildenden E. coli und K. pneumoniae bei Pneumonien in einem großen Lehrkrankenhaus in Hubei, China.
Methoden
Die ethische Genehmigung erfolgte durch die Ethikkommission des Tongji Medical College der Huazhong University of Science and Technology. Klinische Daten und ESBL-bildende E. coli- bzw. K. pneumoniae-Isolate von Pneumoniepatienten wurden zwischen Dezember 2015 und Juni 2016 in einem Lehrkrankenhaus in Hubei gesammelt. Community-acquired Pneumonie (CAP), Hospital-acquired Pneumonie (HAP) und ventilatorassoziierte Pneumonie (VAP) wurden gemäß etablierter Leitlinien definiert. Die Kultivierung erfolgte auf Blutagar, Identifikation und Antibiogramme mittels BD Phoenix™100-System. Die ESBL-Produktion wurde durch Doppelscheibentest bestätigt; Carbapenemase-bildende Stämme mittels modifiziertem Hodge-Test. Klonale Beziehungen wurden durch Multilocus-Sequenztypisierung (MLST) und Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus-PCR (ERIC-PCR) analysiert. ESBL- und Carbapenemase-Gene wurden mittels PCR und Sequenzierung identifiziert; ihre genetische Umgebung untersucht.
Ergebnisse
Von 976 nicht-redundanten Isolaten waren 28,7 % ESBL-Bildner. Davon wurden 59 Isolate (31 E. coli, 28 K. pneumoniae) von Pneumoniepatienten analysiert. Die Mehrheit stammte von HAP-Patienten (62,7 %), gefolgt von CAP (22,0 %) und VAP (15,3 %). Dominante Subtypen waren E. coli ST131 (29,0 %) und K. pneumoniae ST11 (17,9 %). Das häufigste ESBL-Gen war CTX-M-14, gefolgt von SHV-77, CTX-M-3, SHV-11 und CTX-M-27. Mindestens 55,9 % der ESBL-Bildner trugen ≥2 ESBL-Gene. ISEcp1 und IS26 wurden upstream aller blaCTX-M- bzw. meisten blaSHV-Gene nachgewiesen. Drei carbapenemresistente K. pneumoniae ST11-Isolate enthielten blaNDM-1 und blaKPC-2; zwei zusätzlich blaOXA-48 und zeigten Resistenz gegen alle Antibiotika inklusive Tigecyclin.
Diskussion
Die ESBL-Prävalenz lag unterhalb anderer chinesischer Regionen. Dennoch spiegelt sich die globale Ausbreitung von E. coli ST131 und K. pneumoniae ST11 bei Pneumoniepatienten in dieser Studie wider. Die Assoziation von ESBL-Bildnern mit HAP unterstreicht deren Risikopotenzial im Krankenhausumfeld. Die höhere 28-Tage-Mortalität bei HAP/VAP vs. CAP korrelierte mit Multigen-Trägerschaft, Multiresistenz und schweren Komplikationen.
CTX-M-14 als dominantes ESBL-Gen entspricht Studien aus der Asien-Pazifik-Region. Die Detektion von ISEcp1 upstream aller blaCTX-M-Gene bekräftigt seine Rolle bei der globalen Verbreitung. SHV-77 könnte durch Mutationen im Codierbereich ESBL-Enzyme bilden. Die IS26-Präsenz upstream der meisten blaSHV-Gene unterstreicht deren Bedeutung für Genexpression und Transmission.
MLST-Analysen zeigten E. coli ST131 als vorherrschenden ESBL-bildenden Subtyp bei Pneumonien. Dieser multiresistente, global verbreitete Stamm war primär mit HAP assoziiert und zeigte höhere Resistenzraten sowie schlechtere klinische Outcomes. Seine adaptive Genomik begünstigt die Verbreitung in Krankenhäusern.
Bei K. pneumoniae dominierte ST11. Drei carbapenemresistente ST11-Isolate enthielten blaNDM-1, blaKPC-2 und teilweise blaOXA-48. Diese Kombination stellt eine erhebliche Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar und erfordert stringentere Surveillance.
Schlussfolgerung
Diese Studie dokumentiert die Emergenz und Verbreitung multiresistenter E. coli ST131 und K. pneumoniae ST11 bei Pneumonien in einem chinesischen Lehrkrankenhaus. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit kontinuierlicher Surveillance von ESBL-bildenden Enterobakterien sowie die Erforschung genetischer Mechanismen der Resistenzverbreitung – insbesondere der Rolle mobiler genetischer Elemente wie ISEcp1 und IS26.
DOI: 10.1097/CM9.0000000000000368