When Good Bugs Go Bad: Epidemiology and Antimicrobial Resistance Profiles of Corynebacterium striatum, an Emerging Multidrug-Resistant, Opportunistic Pathogen

DISCUSSION

Although coryneforms are commonly considered commensals of the skin and mucosal surfaces, some species are associated with specific disease manifestations. W niniejszej pracy opisujemy epidemiologię i profile oporności przeciwdrobnoustrojowej nowo pojawiającego się wielolekoopornego patogenu C. striatum.

Powszechność C. striatum w próbkach z dróg oddechowych, szczególnie w aspiratach z tchawicy, potwierdza wcześniejsze badania sugerujące, że C. striatum jest nowo pojawiającym się patogenem dróg oddechowych (1, 20, 27). Szczególne powiązanie z aspiratami z tchawicy może być wyjaśnione przez zwiększoną produkcję biofilmu umożliwiającą przyleganie organizmu do narzędzi używanych do intubacji dotchawiczej, mechanizm badany przez Souza i wsp. (20). Podobnie jak w poprzednich badaniach, C. striatum był powszechnie izolowany z różnych innych rodzajów próbek, w tym tkanek, ran, urządzeń wspomagających pracę lewej komory serca i posiewów krwi. Warto zauważyć, że większość próbek krwi z wynikiem dodatnim pobrano z miejsc obwodowych, a nie z linii centralnych, co sugeruje, że chociaż C. striatum może powodować infekcje urządzeń wewnątrznaczyniowych, to niekoniecznie jest to jedyny czynnik przyczyniający się do bakteriemii. Ponadto, nasze wyniki wskazują, że C. striatum jest izolowany z innych rodzajów próbek klinicznych niż inne komensale skóry, takie jak koagulazoujemne Staphylococcus spp, Podnosząc możliwość, że C. striatum może mieć inne upodobanie do zakażeń ran, tkanek i kości niż niektóre inne bakterie, które są uważane za składnik normalnej flory skóry.

W porównaniu wyników identyfikacji izolatów C. striatum z dwóch komercyjnie dostępnych systemów identyfikacji MALDI-TOF MS (Bruker MS i Vitek MS), zaobserwowaliśmy, że oba systemy działają podobnie w identyfikacji C. striatum. Natomiast przy użyciu systemu identyfikacji fenotypowej RapID CB Plus zaobserwowano kilka błędnych identyfikacji. W naszym badaniu zaobserwowano błędną identyfikację C. simulans jako C. striatum przez RapID CB Plus, co zostało również opisane wcześniej (28). Nie jest to może zaskakujące, ponieważ te dwa organizmy mają 98% homologii sekwencji genu 16S rRNA i są bardzo podobne pod względem biochemicznym. W rzeczywistości, nazwa gatunkowa „simulans” pochodzi od faktu, że organizm ten jest „podobny” do C. striatum. Jednakże, na podstawie dwóch izolatów C. simulans włączonych do naszego badania, podobieństwa te nie rozciągają się na profile oporności na antybiotyki. W ostrym kontraście do szerokiej oporności na antybiotyki obserwowanej u C. striatum, oba izolaty C. simulans włączone do tego badania były wrażliwe na wszystkie testowane antybiotyki. Chociaż wzór wrażliwości C. simulans na antybiotyki nie został dobrze scharakteryzowany w literaturze, Cazanave i wsp. opisali wcześniej izolat C. simulans ze stawu protetycznego, który był wrażliwy na penicylinę i wankomycynę (29). Nasze wyniki sugerują, że laboratoria opierające się na fenotypowych metodach identyfikacji powinny rozważyć możliwość błędnej identyfikacji, gdy izolat C. striatum jest szeroko wrażliwy na środki przeciwdrobnoustrojowe i poszukać alternatywnej metody identyfikacji. Chociaż błędna identyfikacja C. tuberculostearicum jako C. striatum przy użyciu RapID CB Plus nie została szczegółowo opisana, wysoki wskaźnik błędnej identyfikacji C. tuberculostearicum, podobnie jak w przypadku innych Corynebacterium spp. został wykazany przez innych badaczy (30). Błędnej identyfikacji C. striatum jako C. tuberculostearicum można uniknąć zwracając baczną uwagę na morfologię kolonii, która powinna być duża w przypadku C. striatum (nielipofilna) i mała w przypadku C. tuberculostearicum (lipofilna) (30).

Nasze wyniki opisujące oporność C. striatum na wiele powszechnie stosowanych antybiotyków o aktywności Gram-dodatniej są zgodne z innymi ostatnimi badaniami oporności C. striatum (23, 31). W kilku ostatnich badaniach badano skuteczność ceftaroliny w przypadku rzadko izolowanych organizmów Gram-dodatnich, w tym C. striatum (32, 33). Sader i wsp. badali skuteczność ceftaroliny w 19 próbkach klinicznych wyizolowanych z Corynebacterium sp. uzyskanych w latach 2008-2011, z których osiem zidentyfikowano jako C. striatum (32). W badaniu tym stwierdzono zróżnicowaną skuteczność ceftaroliny (MIC50, 0,5 μg/ml; MIC90, >32 μg/ml) wśród Corynebacterium spp. choć badacze nie podali konkretnie wyników wrażliwości dla C. striatum. W innym badaniu opublikowanym w 2013 roku przez Goldstein i wsp. uzyskano podobne wyniki (33). Goldstein i wsp. badali skuteczność ceftaroliny u organizmów wyizolowanych z ran stopy cukrzycowej z poprzednich 11 lat. Podobnie jak Sader i wsp. autorzy ci przebadali 36 Corynebacterium spp., z których 10 zidentyfikowano jako C. striatum i wykazali zróżnicowaną aktywność wobec ceftaroliny wśród Corynebacterium spp. (MIC50, 0,125 μg/ml; MIC90, 2 μg/ml), choć nie podali konkretnie aktywności u izolatów C. striatum. Nasze odkrycia dotyczące prawie uniwersalnej oporności C. striatum na ceftarolinę mogą tłumaczyć zróżnicowaną oporność obserwowaną w przypadku badania oporności mieszanych populacji Corynebacterium spp. Nasze wyniki sugerują, że w przypadku infekcji C. striatum, ceftarolina prawdopodobnie nie będzie skuteczną opcją terapeutyczną. Postawiliśmy hipotezę, że oporność ta wynika z modyfikacji białek wiążących penicyliny.

Nasze badanie jest pierwszym, które mierzy aktywność telawancyny in vitro przeciwko dużej kolekcji szczepów C. striatum. Chociaż nie istnieją kryteria interpretacyjne dla telawancyny i C. striatum, MIC90 równy 0,125 μg/ml byłby interpretowany jako wrażliwy dla gatunków Staphylococcus (34). Chociaż potrzebne są dodatkowe badania w celu potwierdzenia związku między danymi dotyczącymi wrażliwości in vitro a odpowiedzią kliniczną, telawankina może stanowić realną opcję terapeutyczną w przypadku zakażenia C. striatum.

Gwałtowne pojawienie się oporności na daptomycynę jest ustalonym zjawiskiem dla niektórych szczepów C. striatum; poprzednia publikacja wykazała to zjawisko u około 58% (7/12) podatnych izolatów C. striatum (16). W naszym badaniu stwierdziliśmy, że 100% (48/48) podatnych izolatów C. striatum wykazywało ten fenotyp, wykazując, że rozwój oporności na daptomycynę jest powszechny. Ponadto, poprzednie badania wykazały, że jest to stabilny fenotyp i że te izolaty mogą pozostać oporne na daptomycynę po co najmniej 10 seryjnych pasażach (16). Ogólnie rzecz biorąc, dane te sugerują, że należy zachować ostrożność przy stosowaniu tego leku w leczeniu zakażeń C. striatum, nawet w przypadku tych izolatów, które początkowo wykazują wrażliwość in vitro.

Choć subtelny i prawdopodobnie mieszczący się w marginesie błędu badania MIC, fenotyp podwyższenia MIC wankomycyny po inkubacji z daptomycyną jest intrygujący i nie był wcześniej opisywany dla C. striatum. Jednakże, podobne zjawisko zostało opisane, gdy izolaty Staphylococcus aureus są wystawione na działanie wankomycyny, co skutkuje fenotypem z pogrubieniem ściany komórkowej i podwyższonym MIC zarówno dla wankomycyny jak i daptomycyny (35). Co ciekawe, zaobserwowaliśmy odwrotny efekt dla telawancyny.

Wiele opublikowanych badań sugerowało, że obecność wielolekoopornych C. striatum w środowisku jest wynikiem klonalnego rozprzestrzeniania się określonego szczepu. W serii przypadków z 2009 roku z Włoch zbadano 36 szczepów wyizolowanych z trzech szpitali w ciągu 3 lat (9). Wykorzystując elektroforezę żelową w polu pulsacyjnym, grupa ta wykazała, że wszystkie izolaty pochodziły z jednego klonu zawierającego kilka genów nadających oporność na antybiotyki. W drugim badaniu z 2013 roku przeprowadzonym w Brazylii zbadano 15 oddzielnych izolatów C. striatum wyizolowanych z aspiratów tchawicy pod kątem klonalności (27). Używając elektroforezy żelowej w polu pulsacyjnym, grupa ta wykazała, że większość wielolekoopornych izolatów była związana z pojedynczym klonem, który mógł się rozprzestrzeniać z powodu zwiększonej zdolności do tworzenia biofilmów (20). Wyniki te różnią się od wyników naszego obecnego badania, które opisują epidemiologię zakażeń C. striatum w środowisku bez epidemii. Chociaż wykryto dominujący typ szczepu, prawie połowa (41/85 ) izolatów została rozdzielona pomiędzy 12 innych typów szczepów. Fenotyp oporności nie był unikalny dla dominującego klonu, ponieważ większość izolatów C. striatum włączonych do analizy była wielolekooporna. Ponadto, klonalność nie wydaje się odpowiadać za jakiekolwiek trendy w rodzaju infekcji lub profilu oporności na jakikolwiek konkretny środek przeciwdrobnoustrojowy.

Mocne strony naszego badania to jego rozmiar i zakres czasowy, ułatwiający badanie epidemiologii i profili oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. Dodatkowe mocne strony to dostępność kompleksowych danych dotyczących testów wrażliwości i ocena potencjału rozwoju oporności na daptomycynę wśród dużej próbki izolatów. Wreszcie, nasze dane dotyczące typowania szczepów ilustrują, że wyniki te nie są napędzane przez ekspansję pojedynczego klonu, a zatem mogą reprezentować charakterystykę C. striatum w ogóle. Nasze badanie jest ograniczone przez fakt, że jest to retrospektywne, jednoośrodkowe badanie; dlatego wyniki mogą nie być uogólnione na inne warunki. Ponadto, chociaż izolaty C. striatum zostały zgłoszone w oparciu o dominację miejsca i organizmu, ich obecność nie musi potwierdzać patogenności. Wreszcie, oznaczenie MIC przeprowadzono przy użyciu tylko jednej metody. Potwierdzenie wyników, zwłaszcza zmian w MIC wankomycyny po ekspozycji na daptomycynę przy użyciu drugiej metody, wzmocniłoby to badanie.

Podsumowując, nasze dane wspierają charakterystykę C. striatum jako pojawiającego się wielolekoopornego patogenu. Wankomycyna, linezolid i telawankina wykazują dobrą aktywność in vitro przeciwko temu organizmowi, podczas gdy oporność na penicyliny, cefalosporyny, ciprofloksacynę, meropenem, tetracyklinę i klindamycynę jest powszechna.

Podsumowując, nasze dane wspierają charakterystykę C. striatum jako pojawiającego się wielolekowego patogenu.