When Good Bugs Go Bad: Epidemiologi og antimikrobielle resistensprofiler af Corynebacterium striatum, en ny multiresistent, opportunistisk patogen

DISCUSSION

Selv om coryneformer almindeligvis betragtes som kommensaler af hud- og slimhindeoverflader, er nogle arter forbundet med specifikke sygdomsmanifestationer. Heri beskriver vi epidemiologien og de antimikrobielle resistensprofiler af det nye multiresistente patogen C. striatum.

Den almindelige forekomst af C. striatum i respiratoriske prøver, især monomikrobielle trachealaspirater, understøtter tidligere undersøgelser, der tyder på, at C. striatum er et nyt respiratorisk patogen (1, 20, 27). Den specifikke tilknytning til trakeale aspirater kan forklares ved øget biofilmproduktion, der gør det muligt for organismen at klæbe til instrumenter, der anvendes til endotracheal intubation, en mekanisme, der er undersøgt af Souza et al. (20). I lighed med tidligere undersøgelser blev C. striatum almindeligvis isoleret fra en række andre prøvetyper, herunder væv, sår, venstre ventrikelassistentsystemer og blodkulturer. Især blev størstedelen af de positive blodprøver indsamlet fra perifere steder snarere end fra centrale linjer, hvilket tyder på, at selv om C. striatum kan forårsage infektion af endovaskulære anordninger, er dette ikke nødvendigvis den eneste faktor, der bidrager til bakteriæmi. Desuden viser vores resultater, at C. striatum isoleres fra andre typer kliniske prøver end andre hudkommensaler, f.eks. coagulase-negative Staphylococcus spp, hvilket giver mulighed for, at C. striatum kan have en anden forkærlighed for sår-, vævs- og knogleinfektioner end nogle andre bakterier, der anses for at være en del af den normale hudflora.

I en sammenligning af identifikationsresultaterne for C. striatum-isolater fra to kommercielt tilgængelige MALDI-TOF MS-identifikationssystemer (Bruker MS og Vitek MS) observerede vi, at de to systemer yder på samme måde til C. striatum-identifikation. Derimod blev der observeret nogle fejlidentifikationer ved brug af det fænotypiske RapID CB Plus-identifikationssystem. Fejlidentifikation af C. simulans som C. striatum ved hjælp af RapID CB Plus blev observeret i vores undersøgelse, og dette er også tidligere beskrevet (28). Dette er måske ikke overraskende, da disse to organismer deler 98 % 16S rRNA-gensekvenshomologi i 16S rRNA-genet og biokemisk set er meget ens. Faktisk er artsnavnet “simulans” afledt af det faktum, at denne organisme “ligner” C. striatum. Baseret på de to C. simulans-isolater, der indgår i vores undersøgelse, er disse ligheder imidlertid ikke ens for antibiotikaresistensprofiler. I skarp kontrast til den brede antibiotikaresistens, der er set hos C. striatum, var begge C. simulans-isolater i denne undersøgelse modtagelige for alle de testede antibiotika. Selv om C. simulans’ antibiotikafølsomhedsmønster ikke er blevet velkarakteriseret i litteraturen, har Cazanave et al. tidligere beskrevet et C. simulans-isolat fra proteseleddet, som var modtageligt for penicillin og vancomycin (29). Vores resultater tyder på, at laboratorier, der er afhængige af fænotypiske identifikationsmetoder, bør overveje en mulig fejlidentifikation, når et C. striatum-isolat viser sig at være bredt modtageligt over for antimikrobielle stoffer, og søge en alternativ identifikationsmetode. Selv om fejlidentifikation af C. tuberculostearicum som C. striatum ved hjælp af RapID CB Plus ikke er blevet specifikt beskrevet, har andre forskere påvist en høj fejlidentifikationsrate for C. tuberculostearicum, ligesom det er tilfældet med andre Corynebacterium spp. Fejlidentifikationer af C. striatum som C. tuberculostearicum kan undgås ved at være omhyggelig med koloniens morfologi, som bør være stor for C. striatum (ikke lipofil) og lille for C. tuberculostearicum (lipofil) (30).

Vores resultater, der beskriver C. striatums resistens over for mange af de almindeligt anvendte antibiotika med Gram-positiv aktivitet, er i overensstemmelse med andre nyere undersøgelser af C. striatums resistens (23, 31). Flere nyere undersøgelser har undersøgt effektiviteten af ceftarolin til ualmindeligt isolerede Gram-positive organismer, herunder C. striatum (32, 33). Sader et al. undersøgte effektiviteten af ceftarolin i 19 isolerede kliniske prøver af Corynebacterium sp. isoleret fra 2008 til 2011, hvoraf otte blev identificeret som C. striatum (32). Undersøgelsen fandt varierende effektivitet af ceftarolin (MIC50, 0,5 μg/ml; MIC90, >32 μg/ml) blandt Corynebacterium spp. blandt Corynebacterium sp., selv om forskerne ikke specifikt rapporterede følsomhedsresultaterne for C. striatum. En anden undersøgelse offentliggjort i 2013 af Goldstein et al. havde lignende resultater (33). Goldstein et al. undersøgte ceftarolins effektivitet i organismer isoleret fra diabetiske fodsår fra de foregående 11 år. I lighed med Sader et al. testede disse forfattere 36 Corynebacterium spp. hvoraf 10 blev identificeret som C. striatum og påviste varierende aktivitet mod ceftarolin blandt Corynebacterium spp. (MIC50, 0,125 μg/ml; MIC90, 2 μg/ml), selv om de ikke specifikt rapporterede aktiviteten i C. striatum-isolater. Vores fund af næsten universel resistens over for ceftarolin hos C. striatum specifikt kan forklare den varierende resistens, der er observeret, når blandede populationer af Corynebacterium spp. testes for resistens. Vores resultater tyder på, at ceftarolin i forbindelse med C. striatum-infektioner sandsynligvis ikke vil være en brugbar terapeutisk mulighed. Vi stiller den hypotese, at denne resistens skyldes modifikation af penicillinbindende proteiner.

Vores undersøgelse er den første til at måle in vitro telavancinaktivitet mod en stor samling af C. striatum-stammer. Selv om der ikke findes fortolkningskriterier for telavancin og C. striatum, ville en MIC90 på 0,125 μg/ml blive fortolket som modtagelig for Staphylococcus-arter (34). Selv om der er behov for yderligere undersøgelser for at underbygge forholdet mellem in vitro modtagelighedsdata og klinisk respons, kan telavancin udgøre en levedygtig terapeutisk mulighed for infektion med C. striatum.

Den hurtige fremkomst af daptomycinresistens er et etableret fænomen for nogle stammer af C. striatum; en tidligere publikation påviste dette fænomen hos ca. 58 % (7/12) af modtagelige C. striatum-isolater (16). I vores undersøgelse fandt vi, at 100 % (48/48) af modtagelige C. striatum-isolater udviste denne fænotype, hvilket viser, at udviklingen af daptomycinresistens er almindelig. Desuden har tidligere undersøgelser vist, at dette er en stabil fænotype, og at disse isolater kan forblive resistente over for daptomycin efter mindst 10 serielle passager (16). Samlet set tyder disse data på, at der bør udvises forsigtighed ved anvendelse af dette lægemiddel til behandling af C. striatum-infektioner, selv for de isolater, der oprindeligt udviser in vitro-modtagelighed.

Men selv om det er subtilt og muligvis inden for fejlmargenen for MIC-testning, er fænotypen med forhøjelse af vancomycin-MIC’er efter inkubation med daptomycin spændende og er ikke tidligere beskrevet for C. striatum. Et lignende fænomen er imidlertid blevet beskrevet, når Staphylococcus aureus-isolater udsættes for vancomycin, hvilket resulterer i en fænotype med fortykkelse af cellevæggen og i en forhøjet MIC for både vancomycin og daptomycin (35). Interessant nok observerede vi en modsatrettet effekt for telavancin.

Flere offentliggjorte undersøgelser har antydet, at tilstedeværelsen af multiresistente C. striatum i miljøet er et resultat af klonal spredning af en specifik stamme. I en sagsserie fra Italien fra 2009 blev 36 stammer isoleret fra tre hospitaler over en 3-årig periode undersøgt (9). Ved hjælp af pulsed-field gelelektroforese påviste denne gruppe, at alle isolater stammede fra en enkelt klon, der indeholdt flere gener, der giver antibiotikaresistens. En anden undersøgelse fra 2013 udført i Brasilien undersøgte 15 separate C. striatum-isolater isoleret fra trachealaspirater for klonalitet (27). Ved hjælp af pulsed-field gelelektroforese viste denne gruppe, at de fleste multidrug-resistente isolater var relateret til en enkelt klon, som kan have spredt sig på grund af en øget evne til at skabe biofilm (20). Disse resultater adskiller sig fra resultaterne i vores nuværende undersøgelse, som beskriver epidemiologien af C. striatum-infektion i en situation uden udbrud. Selv om der blev påvist en dominerende stamme-type, var næsten halvdelen (41/85 ) af isolaterne fordelt på 12 andre stamme-typer. Resistensfænotypen var ikke unik for den dominerende klon, da størstedelen af C. striatum-isolaterne, der indgik i analysen, var multiresistente. Desuden syntes klonalitet ikke at være årsag til tendenser i infektionstypen eller resistensprofilen over for et specifikt antimikrobielt middel.

Stærke sider ved vores undersøgelse er dens størrelse og tidsmæssige spændvidde, hvilket gør det lettere at undersøge epidemiologi og antimikrobielle resistensprofiler. Yderligere styrker er tilgængeligheden af omfattende data om modtagelighedstestning og vurderingen af potentialet for udvikling af daptomycinresistens blandt en stor prøveudtagning af isolater. Endelig illustrerede vores stamme-typedata, at disse resultater ikke skyldes en ekspansion af en enkelt klon og således kan repræsentere karakteristika for C. striatum generelt. Vores undersøgelse er begrænset af det faktum, at der er tale om en retrospektiv undersøgelse på et enkelt center; resultaterne kan derfor muligvis ikke generaliseres til andre miljøer. Desuden blev de inkluderede C. striatum-isolater rapporteret på grundlag af sted- og organismprædominans, men deres tilstedeværelse bekræfter ikke nødvendigvis patogenicitet. Endelig blev MIC-bestemmelsen kun foretaget ved hjælp af én metode. Bekræftelse af resultaterne, især forskydninger i vancomycin-MIC’er efter eksponering for daptomycin med en anden metode, ville styrke denne undersøgelse.

Sammenfattende støtter vores data karakteriseringen af C. striatum som en ny multidrug-resistent patogen. Vancomycin, linezolid og telavancin udviser god in vitro aktivitet mod organismen, mens resistens over for penicillin, cephalosporiner, ciprofloxacin, meropenem, tetracyclin og clindamycin er almindelig.