Plasmíð miðlað kólistín ónæmi í E. coli og K. pneumoniae á Íslandi og algengi og sýklalyfjanæmi Enterobacteriaceae í grænmeti og berjum

Abstract

Sýkingar af völdum fjölónæmra Gram neikvæðra baktería er vaxandi vandamál um allan heim. Mikil aukning í algengi breiðvirkra β-laktam sýklalyfjaónæmra baktería hefur orðið til þess að sýklalyfið kólistín var tekið aftur í notkun sem síðasta úrræði gegn þessum sýkingum, en notkun þess í mönnum var hætt vegna alvarlegra aukaverkana. Aukin notkun kólistíns hefur orðið til þess að bakteríur hafa í vaxandi mæli myndað ónæmi gegn því. Í lok árs 2015 var greint frá því að kólistín ónæmi af völdum plasmíðsins MCR-1 hafi fundist í Kína. Í kjölfarið hefur plasmíðið fundist í fimm heimsálfum og þar á meðal í mörgum nágrannalöndum okkar. Neysla á ferskum landbúnaðarafurðum hefur aukist á síðustu árum. Alþjóðaverslun hefur stækkað töluvert og hægt er að nálgast ferska afurði allan ársins hring. Grænmeti er oftast neytt hrátt sem getur leitt til þess að örverur séu innbyrðar. Neysla á ferskum afurðum getur einnig útsett menn fyrir ónæmum bakteríum. Staða sýklalyfjaónæmis er mikið áhyggjuefni og tekur ónæmi ekki tillit til landamæra. Alþjóðaviðskipti er því möguleg leið fyrir sýklalyfjaónæmar bakteríur til þess að breiðast út.Markmið þessarar rannsóknar er í fyrsta lagi að leita að kólistín ónæmum E. coli og K. pneumoniae stofnum og þá að kanna hvort að ónæmið sé af völdum MCR-1 plasmíðsins. Í öðru lagi að meta algengi og hlutfallslegt magn baktería í innlendu og innfluttu grænmeti og berjum. Og að rannsaka sýklalyfjanæmi bakteríanna og algengi breiðvirkra beta laktamasa (extended-spectrum β-laktamasa, ESBL) framleiðandi Enterobacteriaceae einangruð úr grænmeti og berjum.Við leit að kólistín ónæmi voru valdir ESBL jákvæðir, gentamicin ónæmir E. coli og K. pneumoniae úr stofnasafni Landspítalans frá árinu 2012 fram til janúar 2017. Fjöldi sýna var 101 og skiptust þau í 84 E. coli stofna og 17 K. pneumoniae stofna. Skimað var fyrir kólistín ónæmi með þynningarbakka, skífuprófi og E-test. PCR var notað til þess að kanna hvort kólistín ónæmi væri af völdum MCR-1 plasmíðs. 416 grænmetis- og berjasýnum var safnað frá helstu matvöruverslunum höfuðborgasvæðisins sem og frá innflutnings- og dreifingarfyrirtækinu Bananar ehf yfir tímabilið 24. október til 19. mars. Valin voru helstu tegundir grænmetis og berja sem í boði voru í hverri verslun fyrir sig. Sýnin skiptust í 288 erlend, 127 íslensk og eitt sýni af óþekktum uppruna. Grænmetis- og berjasýni voru gerð einsleit og þau forræktuð á TSA og VRBA. Ef bakteríuþyrpingar uxu var þeim sáð á MacConkey og þær síðan greindar í MALDI-TOF. Næmispróf voru framkvæmd og staðfestingarpróf ef þess þurfti.Aðeins eitt K. pneumoniae sýni var kólistín ónæmt (MIC=4 µl/ml skv. E-test og þynningarprófi), en PCR fyrir MCR-1 geni var neikvætt, sem bendir til þess að kólistín ónæmi hérlendis sé líklegast ekki orðið plasmíð miðlað.Af 416 grænmetis- og berjasýnum uxu bakteríur á 26,7% (n=111) sýnum. Af þeim voru 23,6% (n=68) erlend og 33,9% (n=43) íslensk. Ekkert berjasýnanna sýndi bakteríuvöxt. Enterobacter cloacae complex var sú bakteríutegund sem fannst í flestum sýnum. Allir stofnar Citrobacter braakii, Citrobacter gillenii, Cronobacter sakazakii og E. coli reyndust næmir fyrir öllum sýklalyfjum sem voru prófuð. Sú baktería sem var ónæm fyrir flestum sýklalyfjum var Enterobacter cloacae complex stofn frá Spáni, sem var ónæmur fyrir sjö sýklalyfjum. Ísland var með 0% (n=0) sýna ónæm fyrir fimm eða fleiri sýklalyfjum. Ítalía var með 23,4% (n=11) og Spánn var með 66,7% (n=2) sýna ónæm fyrir fimm eða fleiri sýklalyfjum. Engin baktería var jákvæð í ESBL staðfestingarprófi.Kólistín ónæmi er líklegast ekki orðið plasmíð miðlað hérlendis og ESBL framleiðandi bakteríur var hvorki að finna í grænmeti né berjum. Mikilvægt er að fylgjast vel með kólistín ónæmi og sýklalyfjaónæmi í grænmeti og berjum því ónæmar bakteríur geta borist með innfluttum mætvælum.

Infections caused by multi-drug resistant Gram-negative bacteria are a growing problem worldwide. Significant increase in the prevalence of broad-spectrum β-lactam antibiotic resistant bacteria has led to the re-introduction of the antibiotic colistin as a last resort option. The use of colistin in human medicine had been discontinued due to severe adverse reactions. The increased use of colistin has however led to increasing resistance to it. By the end of 2015 it was reported that colistin resistance due to the plasmid MCR-1 had emerged in China. Subsequently the plasmid has been found on five continents, including in many of our neighboring countries.Consumption of fresh agriculture produce has increased in recent years. International trade has also expanded considerably, and fresh produce is available throughout the year from all around the world. Vegetables are usually consumed raw and can lead to microorganisms being ingested. Consumption of fresh produce may also to expose humans to antibiotic resistant bacteria. Antibiotic resistance is a major global concern and antibiotic resistant bacteria can spread though international trade.The aim of this study is firstly to look for colistin resistant E. coli and K. pneumoniae strains in Iceland and explore whether any resistance is caused by the MCR-1 plasmid. Secondly, evaluating the prevalence and antimicrobial susceptibilities of Enterobacteriaceae in vegetables and berries on sale in Iceland. Thirdly, to perform antimicrobial susceptibility testing and assess the prevalence of extended-spectrum β-lactamases (ESBL) producing Enterobacteriaceae isolated from vegetables and berries.Isolates from the culture collection from Landspítali were used in search of colistin resistance. ESBL producing strains which were also gentamicin resistant were selected from 2012 until January 2017. The number of samples was 101, 84 E. coli strains and 17 K. pneumoniae strains. Colistin resistance was detected by dilution tray, agar diffusion test and E-test. PCR was used to determine if colistin resistance was caused by the MCR-1 plasmid. 416 vegetable and berry samples were collected from the major supermarkets and from the import and distribution company Bananar ehf. over the period October 24th to March 19th. The main types of vegetables and berries offered in each store were selected. Of which 288 were foreign, 127 were Icelandic and one sample of unknown origin. Vegetable and berry samples were made homogeneous and preincubated in TSA and VRBA. If bacteria grew it was cultured on MacConkey and then analyzed using MALDI-TOF. Susceptibility tests were performed, followed by ESBL confirmation testing, if appropriate.Only one K. pneumoniae sample was found to be colistin resistant. The results from MIC dilution tray and E-test were 4 μl/ml. PCR results were negative for the MCR-1 gene, which suggests that colistin resistance in Iceland has most likely not yet become plasmid mediated.Out of 416 vegetable and berry samples 26,7% (n=111) were positive. Positive foreign samples were 23,6% (n=68) and positive Icelandic samples were 33,9% (n=43). No berries proved positive. Enterobacter cloacae complex was the species found in most samples. Antimicrobial susceptibility testing showed that all strains of Citrobacter braakii, Citrobacter gillenii, Cronobacter sakazakii and E. coli were susceptible to all tested antibiotics. The bacteria that was resistant to most drugs was an Enterobacter cloacae complex strain from Spain, resistant to seven antibiotics. Icelandic samples had 0% (n=0) resistance to five or more antibiotics. Italy had 23,4% (n=11) and Spain 66,7% (n=2) samples resistance to five or more antibiotics. No bacteria were found to be ESBL positive using an ESBL confirmation test.Colistin resistance in Iceland has most likely not become plasmid mediated and no ESBL producing bacteria were found in vegetables or berries. It is important to continue monitoring for colistin resistance and antimicrobial resistant bacteria in vegetables and berries as resistant bacteria can be transmitted to Iceland with imported food products.