eRapport

Multiresistent Klebsiella pneumoniae hos nyfødte.

Prosjekt
Prosjektnummer
911640
Ansvarlig person
Iren Høyland Löhr
Institusjon
Helse Stavanger HF
Prosjektkategori
Forskerutdanning - dr.grad
Helsekategori
Infection
Forskningsaktivitet
4. Detection and Diagnosis
Rapporter
2014 - sluttrapport
The increasing level of antimicrobial resistance among clinical relevant bacteria, especially the increasing prevalence of extended-spectrum ß-lactamase (ESBL) producing Enterobacteriaceae, is of great concern in most parts of the world including Norway. During 2008-09 an outbreak caused by ESBL-producing (type CTX-M-15) Klebsiella pneumoniae occurred in the neonatal intensive care unit (NICU) at Stavanger University Hospital. This was the first reported NICU outbreak caused by ESBL-producing Enterobacteriaceae in Scandinavia. The objectives of this study were: (i) to describe the characteristics of the NICU outbreak and the K. pneumoniae outbreak strain(s), (ii) to investigate the duration of intestinal ESBL-carriage in the children affected by the outbreak, risk factors for prolonged carriage and intra-household transmission during colonization, and (iii) to characterize the ESBL-encoding plasmid of the outbreak strain, and examine the plasmid’s dynamics in relation to its K. pneumoniae host strain. In total 58 children were affected by the NICU outbreak, caused by multidrug resistant CTX-M-15-producing K. pneumoniae (CTX-M-15-Kp). Of these, 56 were colonized by the ST17 outbreak strain (two children were colonized by an unrelated strain). No commonly encountered virulence factors were detected in the outbreak strain. One child suffered a blood stream infection caused by CTX-M-15-Kp, but no children died of reasons related to the outbreak. A probable index case was identified as one child and its mother, from which several CTX-M-15-Kp positive breast milk samples were obtained. The outbreak was contained by enforced infection control measures and strict cohorting of patients and health care workers. In a follow-up study of colonized children and their families, CTX-M-15-Kp carriage for up to two years was confirmed in some of the children. Median carriage time was 12.5 months. Risk factors for prolonged carriage were delivery by caesarean section and treatment with antibiotics (ampicillin and gentamicin) during the NICU stay. Intra-household transmission of CTX-M-15-Kp was documented in 33% of the households. CTX-M-15 was encoded by a ~180 kb IncFIIK pKPN3-like plasmid (pKp848CTX) in the ST17 outbreak strain. pKp848CTX encoded multiple antibiotic, heavy metal and thermoresistance determinants. The plasmid could not be transferred from its K. pneumoniae host to Escherichia coli in vitro, consistent with in vivo observations. pKp848CTX was stably maintained by its host strain during intestinal colonization for up to two years. Segregational plasmid loss ranging from 0% to 17.5% in evolved populations was detected in vitro, but only negligible fitness costs associated with plasmid carriage were uncovered. In conclusion, the NICU outbreak was caused by a CTX-M-15-producing ST17 K. pneumoniae strain, which spread efficiently among patients. The virulence properties of the outbreak strain seem to be low. Vertical mother-to-neonate transmission due to contaminated breast milk was the most likely the source of the outbreak. Children may become long-term faecal ESBL-carriers after colonization during a NICU outbreak, and represent a reservoir for intra-household ESBL-spread after hospital discharge. BlaCTX-M-15 was encoded by a pKPN3-like IncFIIK plasmid, pKp848CTX, which seems to be well adapted to CTX-M-15-Kp. The plasmid’s inability of self-transfer when hosted by this strain may have limited the extent of the outbreak and the duration of ESBL-colonization. It is important to investigate, characterize and report outbreaks. Such information may be useful in the prevention and containment of future outbreaks. In our hospital, procedures have been changed according to our findings. Infection control measures, such as enhanced hand hygiene and more efficient hygienic barriers between patients, were implemented in the NICU during the outbreak, and have been maintained since. The empirical treatment for systemic infections in neonates was changed from the combination of ampicillin and gentamicin to penicillin and gentamicin, to prevent future selection of K. pneumoniae in the NICU environment. Furthermore, Enterobacteriaceae isolated from breast milk samples are now always screened for ESBL-production to prevent ESBL-transmission from mothers to infants via contaminated breast milk. Regular ESBL-screening of children hospitalized in the NICU or at admission has been discussed, but has until present not been implemented. We documented that children colonized during a NICU outbreak are at risk for prolonged ESBL-carriage, which has implications for infection control measures during NICU stays and at re-admissions. Due to our results, the use of alert codes to identify previously colonized patients and screening at re-admission might be considered for 1-2 years after ESBL-colonization in the perinatal period to prevent ESBL-spread within NICUs or other pediatric wards. Plasmid stability, plasmid-host adaptation and the magnitude of plasmid-conferred fitness costs are of importance for the persistence and spread of antibiotic resistance determinants. Biological costs of an antibiotic resistance plasmid and plasmid maintenance by the host strain during long-term colonization of a human host has until present not been investigated. By combining in vivo and in vitro studies, we gained new insight into the dynamics between a plasmid encoding antibiotic resistance determinants and its host strain. Our results suggest that multidrug resistance plasmids may be well adapted to successful host strains, and that antibiotic resistance determinants may be maintained both on the plasmid and the bacterial strain level, without antibiotic selection, for long periods of time, also in vivo. The combat against AMR is a multifaceted global task. To limit further spread of ESBL-producing and other MDR bacteria, resistance surveillance programs, adequate empirical treatment recommendations, antibiotic stewardship, increased focus on infection control and rapid detection of antibiotic resistance are of great importance. Increased understanding of the dynamics of spread and maintenance of resistance determinants in hospitals, in the environment, in animals, in food and in the human community is needed. The interactions between plasmids encoding multidrug resistance and their host strains need to be further studied to better understand the mechanisms for the spread and maintenance of MDR bacteria also as a potential target for interventions.
2013
Bakterier som Escherichia coli og Klebsiella pneumoniae blir i økende grad motstandsdyktige mot flere typer antibiotika (multiresistente), og forårsaker stadig hyppigere infeksjoner som vanskelig, eller ikke, lar seg behandle med antibiotika. Forekomsten av klinisk relevante multiresistente bakterier er urovekkende høy i mange deler av verden, og er stigende i Norge.Vinteren 2008-2009 ble nyfødt-intensiv avdelingen ved Stavanger Universitetssjukehus (SUS) rammet av et utbrudd forårsaket av en multiresistent tarmbakterie av typen Klebsiella pneumoniae. Bakterien som ble funnet i prøver fra totalt 58 nyfødte barn, viste seg å produsere enzymet ekstendert spektrum betalaktamase (ESBL) av type CTX-M-15, og uttrykker dermed resistens mot alle betalaktamantibiotika med unntak av karbapenemer. I tillegg var bakterien resistent mot flere andre klinisk viktige antibiotikagrupper som trimetoprim-sulfa og aminoglykosider. Et utbrudd som dette kunne ha fått svært alvorlige konsekvenser, men ingen barn døde som følge av utbruddet. En beskrivelse av utbruddet, dets omfang og iverksatte tiltak ble publisert i 2012. Våren 2009 initierte vi i samarbeid med Nasjonalt kompetansesenter for påvisning av antibiotikaresistens (K-res) i Tromsø en oppfølgingsstudie av barna som ble kolonisert under utbruddet. Med dette ønsket vi å bidra med ny kunnskap om lengde av bærerskap av multiresistente tarmbakterier hos nyfødte barn etter utskrivelse fra sykehuset, og grad av smitte til familiemedlemmer. Vi fant ut at gjennomsnittlig bærertid av bakterien var ca. ett år etter utskrivelse fra sykehuset. Antibiotikabehandling i nyfødtfasen og fødsel ved keisersnitt var risikofaktorer for langvarig bærerskap. 20 % av familiemedlemmene som ble fulgt opp ble smittet av ESBL-produserende K pneumoniae i løpet av oppfølgingen. Resultatene fra oppfølgingsstudien ble publisert i 2013. I løpet av de siste årene har ESBL-produserende bakterier spredd seg pandemiaktig utover hele verden. Økt kunnskap om multiresistente bakterier, måten de sprer seg på og mekanismene som gjør dem resistente mot antibiotika, er viktig for å kunne møte fremtidige utfordringer innen klinisk mikrobiologi og smittevern. Gener som koder for ESBL-produksjon finnes vanligvis på mobile genetiske elementer, i hovedsak plasmider (ekstrakromosomale DNA-strukturer). Noen plasmider kan overføres fra en bakterie til en annen uavhengig av om de tilhører samme bakterieart. Bakterier kan på denne måten raskt og effektivt dele resistensgener med hverandre. Vi vet at ulike plasmidtyper har ulikt spredningspotensial. I tillegg til å studere selve bakterien som forårsaket utbruddet, har vi i den siste delen av prosjektet også identifisert og karakterisert plasmidet som bærer ESBL-genet i K pneumoniae utbruddsstammen ved hjelp av ulike genteknologiske metoder.
2012
Vinteren 2008-2009 ble nyfødt-intensiv avdelingen ved Stavanger Universitetssjukehus (SUS) rammet av et utbrudd forårsaket av en multiresistent tarmbakterie av typen Klebsiella pneumoniae.K pneumoniae bakterien som ble funnet i prøver fra totalt 58 nyfødte barn, viste seg å produsere enzymet ekstendert spektrum betalaktamase (ESBL) og uttrykker dermed resistens mot alle betalaktamantibiotika med unntak av karbapenemer. I tillegg var bakterien resistent mot flere andre klinisk viktige antibiotikagrupper som trimetoprim-sulfa og aminoglykosider. Et utbrudd som dette kunne ha fått svært alvorlige konsekvenser, men ingen barn døde som følge av utbruddet. Det er det hittil største utbruddet på en nyfødt-intensiv avdeling i Skandinavia. Det er å forvente at både sykehuset vårt og andre sykehus i Norge i fremtiden kommer til å stå overfor nye utbrudd med ESBL-produserende og andre multiresistente bakterier. Vi ønsket derfor å dele våre erfaringer med andre. Utbruddet har blitt beskrevet i en artikkel som ble publisert i 2012. Så langt vi vet, er det ikke dokumentert kunnskap om varighet av bærerskap ved kolonisering med multiresistente tarmbakterier i nyfødtperioden. Våren 2009 initierte vi i samarbeid med Nasjonalt kompetansesenter for påvisning av antibiotikaresistens (K-res) i Tromsø en oppfølgingsstudie av barna som ble kolonisert under utbruddet og deres familier. Vi ønsket å bidra med ny kunnskap om bærerskap av multiresistente tarmbakterier hos nyfødte barn etter utskrivelse fra sykehuset. Vi fant ut at gjennomsnittlig bærertid av bakterien var ca. ett år etter utskrivelse fra sykehuset. Antibiotikabehandling og fødsel ved keisersnitt var risikofaktorer for langvarig bærerskap. 20 % av familiemedlemmene som ble fulgt opp ble smittet av ESBL-produserende K pneumoniae i løpet av oppfølgingen. Resultatene fra oppfølgingsstudien ble nylig publisert i et internasjonalt tidsskrift. I løpet av de siste årene har ESBL-produserende og andre multiresistente tarmbakterier spredd seg pandemiaktig utover store deler av Europa og verden forøvrig. Økt kunnskap om multiresistente tarmbakterier, måten de sprer seg på og mekanismene som gjør dem resistente mot antibiotika, er viktig for å kunne møte fremtidige utfordringer innen klinisk mikrobiologi og smittevern. Gener som koder for ESBL-produksjon finnes vanligvis på mobile genetiske elementer, i hovedsak plasmider (ekstrakromosomale DNA-strukturer). Noen plasmider kan overføres fra en bakterie til en annen uavhengig av om de tilhører samme bakterieart. Bakterier kan på denne måten raskt og effektivt dele resistensgener med hverandre. Vi vet at ulike plasmidtyper har ulikt spredningspotensial. I tillegg til å studere selve bakterien som forårsaket utbruddet, vil vi i den siste delen av prosjektet også studere plasmidet som bærer ESBL-genet i K pneumoniae utbruddsstammen.
2011
Utbrudd med multiresistent Klebsiella pneumoniae (K pneumoniae) rammet nyfødt-intensiv avdelingen ved Stavanger Universitetssjukehus (SUS) vinteren 2008-2009. 58 barn fikk påvist bakterien og ble kolonisert med denne i tarmen.Bakteriestammen som forårsaket utbruddet produserer enzymet ekstendert spektrum betalaktamase (ESBL), som gjør bakterien motstandsdyktig mot de fleste betalaktamantibiotika. I tillegg var bakterien resistent mot flere andre klinisk viktige antibiotikagrupper. Utbrudd med ESBL-produserende bakterier er tidligere beskrevet i ulike deler av verden, også på nyfødt-intensiv avdelinger. Utbruddet ved SUS fikk stor oppmerksomhet, da det hittil er det største ESBL-utbruddet på et norsk sykehus. Økt fokus på rask og nøyaktig identifisering av multiresistente tarmbakterier, samt økt fokus på smittevern, er avgjørende for å kunne forebygge spredning av resistent bakterier og håndtere nye utbrudd på en god måte. Vi vet lite om hvor lenge nyfødte som blir kolonisert med multiresistente bakterier i tarmen forblir bærere og dermed potensielt smittespredere i nærmiljø og på sykehus. I samarbeid med Nasjonalt kompetansesenter for påvisning av antibiotikaresistens (K-res) i Tromsø, har vi gjennomført en oppfølgingsstudie av barna som ble kolonisert med K pneumoniae-ESBL og deres familier. Med dette ønsker vi å bidra til ny kunnskap om bærerskap av multiresistente tarmbakterier og smittefaren det representerer for både sykehus og pasientens nærmiljø. Delmål: 1)Utbruddet og iverksatte smitteverntiltak har blitt beskrevet. Bakterien som forårsaket utbruddet er karakterisert ved hjelp av ulike fenotypiske og genotypiske metoder. Manuskript nylig akseptert for publikasjon i APMIS: “First outbreak of extended-spectrumß-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae in a Norwegian neonatal intensive care unit; associated with contaminated breast milk and resolved by strict cohorting”; Siren Rettedal, Iren Høyland Löhr, Olav Natås, Christian G. Giske, Arnfinn Sundsfjord, Knut Øymar. 2)Videre har vi undersøkt hvor lenge barna ble bærere av K pneumoniae-ESBL og i hvilken grad familiemedlemmer ble smittet. Analyser er gjennomført og manuskript er under skriving. Resultater presentert som poster på konferanse i Reykjavik i august 2011. 3)Plasmidstudier: mobile genetiske elementer (plasmider) som bærer ESBL-genet vil bli identifisert og karakterisert. Vi vil undersøke om plasmidet som bærer ESBL-genet kan overføres til andre tarmbakterier (E coli) i tarmen og om plasmidinnholdet i utbruddsstammen er stabilt eller endrer seg over tid. Analyser nylig påbegynt.
Vitenskapelige artikler
Löhr Iren Høyland, Rettedal Siren, Natås Olav B, Naseer Umaer, Oymar Knut, Sundsfjord Arnfinn

Long-term faecal carriage in infants and intra-household transmission of CTX-M-15-producing Klebsiella pneumoniae following a nosocomial outbreak.

J Antimicrob Chemother 2013 May;68(5):1043-8. Epub 2013 jan 3

PMID: 23288401 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Rettedal Siren, Löhr Iren H, Natås Olav, Giske Christian G, Sundsfjord Arnfinn, Øymar Knut

First outbreak of extended-spectrum ß-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae in a Norwegian neonatal intensive care unit; associated with contaminated breast milk and resolved by strict cohorting.

APMIS 2012 Aug;120(8):612-21. Epub 2012 mar 24

PMID: 22779683 - Inngår i doktorgradsavhandlingen

Löhr IH, Rettedal S, Natås OB, Øymar K, Sundsfjord A

Long term faecal carriage of CTX-M-15-producing Klebsiella pneumoniae in discharged new-born after an outbreak in a neonatal uni

28th Annual Meeting of the Scandinavian Society for Antimicrobial Chemotherapy, Reykjavik, Iceland, August 18-21 2011

Doktorgrader
Iren Høyland Löhr

Extended-spectrum ß-lactamase-producing Klebsiella pneumoniae

Disputert:
desember 2014
Hovedveileder:
Arnfinn Sundsfjord
Deltagere
  • Christian Giske Prosjektdeltaker
  • Pål Jarle Johnsen Prosjektdeltaker
  • Nils Hülter Prosjektdeltaker
  • Eva Bernhoff Prosjektdeltaker
  • Mohammed Umaer Naseer Medveileder
  • Siren Rettedal Prosjektdeltaker
  • Olav Bjarte Natås Prosjektleder
  • Knut Øymar Medveileder
  • Arnfinn Sundsfjord Hovedveileder
  • Iren Høyland Löhr Ph.d.-kandidat

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til Faglig rapportering, Helse Vest

Personvern  -  Informasjonskapsler