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Volume 31 - Anno 2019 - Numero 3

Molecular characteristics and antibiotic resistance profiles of Escherichia coli strains isolated from urinary tract infections in children admitted to children’s referral hospital of Qom, Iran

OPEN ACCESS


doi:10.7416/ai.2019.2288

di B. Pourakbari, S. Mamishi, M.R. Shokrollahi, H. Heydari, S. Mahmoudi, M. Banar, R.H. Sadeghi, Z. Movahedi

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Background
Urinary tract infections (UTIs) are a highly prevalent infection among children and Escherichia coli is one of the most important pathogens causing pediatric UTIs. Production of extended spectrum b-lactamase (ESBL) enzymes is an important factor in the emergence of antibiotic resistance among these bacteria. This study aimed to determine the resistance patterns, the frequency of ESBL-encoding genes and the genetic diversity of E. coli strains isolated from children with UTIs who were admitted to children’s referral hospital of Hazrat Masoumeh, Qom, Iran

Methods
A total of 102 consecutive non-duplicative strains of E.coli that were isolated from children with UTIs were included into the study. Antibiotic susceptibility of the isolates was determined by disk diffusion method according to the CLSI guidelines. The ability of the isolates to produce ESBLs was phenotypically determined by both combined disk test and double disk synergy test. The ESBL encoding genes (bla CTX-M, bla SHV, and bla TEM) in phenotypically confirmed ESBL-positive isolates was detected by PCR method. The genetic relatedness of the isolates was designated by enterobacterial repetitive intergenic consensus-PCR (ERIC-PCR)

Results

Eighty-three percent (n=85) of the children were female. Most of the infected boys (88%, n=15) were less than 1 year of age and most of the infected girls (48%, n=41) aged 1 to 6 years old. The highest sensitivity was observed to nitrofurantoin (8%, n=8), followed by amikacin (12%, n=12) and piperacillin-tazobactam (17%, n=17). In contrast, the highest resistance rate was seen to ampicillin (94%, n=96) and cefazolin (93%, n=95). Eighty-eight percent (90 out of 102) of the strains were multidrug-resistant (MDR). Fifty-eight percent (n=59) of the strains were ESBL-positive and results of the combined disk test was in concordance with PCR. The blaCTX-M was the most frequent ESBL encoding gene (88%, n=52), followed by blaTEM (54%, n=32), and blaSHV (15%, n=9). Based on the ERIC-PCR technique, isolates were clustered in 13 different types. There was no relationship between different ERIC types and origin of the isolates (i.e. hospitalized or outpatients), ESBL-producing ability, and antibiotic resistance patterns
Conclusion
High prevalence of ESBL-positive isolates of E. coli (58%) was found in our study and all of them were MDR. In addition, there were statistically significant differences in the resistance rates of ESBL-producers, and non-producers to some antibiotics, which result in limiting their therapeutic options. Continuous surveillance of the emergence of ESBL-producing isolates and their antibiotic resistance profiles as well as using appropriate typing methods is needed for reducing their spread, selecting appropriate treatment regimens and finding hospital outbreaks



Riassunto

Caratteristiche molecolari e profili di resistenza agli antibiotici di ceppi di Escherichia coli isolati da infezioni del tratto urinario in bambini ricoverati nell’ospedale di riferimento di Qom, Iran

Contesto
Le infezioni del tratto urinario (ITU) sono un’infezione molto diffusa tra i bambini e l’Escherichia coli è uno dei più importanti patogeni che causano ITU pediatriche. La produzione di enzimi β-lattamasi a spettro esteso (BLSE) a spettro esteso è un fattore importante nell’emergere della resistenza agli antibiotici tra questi batteri. Questo studio mirava a determinare i modelli di resistenza, la frequenza dei geni codificanti BLSE e la diversità genetica dei ceppi di E. coli isolati da bambini con ITU che sono stati ammessi all’ospedale di riferimento di Hazrat Masoumeh, Qom, Iran

Metodi
Nello studio sono stati inclusi in totale 102 ceppi consecutivi non duplicati di E. coli isolati da bambini con ITU. La suscettibilità agli antibiotici degli isolati è stata determinata mediante metodo di diffusione del disco secondo le linee guida CLSI. La capacità degli isolati di produrre BLSE è stata determinata fenotipicamente sia dal test combinato del disco sia dal test di sinergia del doppio disco. I geni codificanti BLSE (bla CTX-M, bla SHV e bla TEM) in fenotipi confermati isolati BLSE -positivi sono stati rilevati mediante metodo PCR. La parentela genetica degli isolati è stata designata mediante PCR intergenico ripetitivo enterobatterico (ERIC-PCR)

Risultati
L’ottantatre percento (n = 85) dei bambini era di sesso femminile. La maggior parte dei ragazzi infetti (88%, n = 15) aveva meno di 1 anno di età e la maggior parte delle ragazze infette (48%, n = 41) di età compresa tra 1 e 6 anni. La massima sensibilità è stata osservata con nitrofurantoina (8%, n = 8), seguita da amikacina (12%, n = 12) e piperacillina-tazobactam (17%, n = 17). Al contrario, il più alto tasso di resistenza è stato osservato con ampicillina (94%, n = 96) e cefazolina (93%, n = 95). L’ottantotto percento (90 su 102) dei ceppi erano multiresistenti (MR). Il 58% (n = 59) dei ceppi era BLSE -positivo e i risultati del test combinato del disco erano in accordo con la PCR. Il blaCTX-M era il gene di codifica BLSE più frequente (88%, n = 52), seguito da blaTEM (54%, n = 32) e blaSHV (15%, n = 9). Sulla base della tecnica ERIC-PCR, gli isolati sono stati raggruppati in 13 diversi tipi. Non c’era alcuna relazione tra i diversi tipi di ERIC e l’origine degli isolati (cioè ospedalizzati o ambulatoriali), la capacità di produrre BLSE e gli schemi di resistenza agli antibiotici

Conclusioni
Nel nostro studio è stata riscontrata un’elevata prevalenza di isolati di E. coli (58%) positivi per BLSE e tutti erano MR. Inoltre, ci sono state differenze statisticamente significative nei tassi di resistenza dei produttori di BLSE e dei non produttori in alcuni antibiotici, il che ha portato a limitare le loro opzioni terapeutiche. È necessaria una sorveglianza continua dell’emergenza degli isolati che producono BLSE e dei loro profili di resistenza agli antibiotici, nonché l’uso di metodi di tipizzazione appropriati per ridurne la diffusione, selezionare i regimi terapeutici appropriati e individuare epidemie ospedaliere


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