CONCEPT NVMM RICHTLIJN VOOR FENOTYPISCHE SCREENING EN CONFIRMATIE VAN CARBAPENEMASES IN ENTEROBACTERIACEAE

CONCEPT NVMM RICHTLIJN VOOR FENOTYPISCHE SCREENING EN CONFIRMATIE VAN CARBAPENEMASES IN ENTEROBACTERIACEAE Versie 2 d.d. 16 maart 2011

James Cohen Stuart1 en Maurine Leverstein-Van Hall1,2 mede namens de werkgroep richtlijnen laboratorium detectie BRMO.

1

Afdeling Medische Microbiologie, Universitair Medisch Centrum Utrecht.

2

Centrum voor Infectieziektenbestrijding, Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu

Leden van de werkgroep zijn: Sandra Bernards (LUMC), Marc Bonten (UMCU), James Cohen Stuart (UMCU), Bram Diederen (Streeklaboratorium Haarlem), Wil Goessens (Erasmus MC), Hajo Grundmann (RIVM, UMCG), Marjolein Kluytmans (Amfia Ziekenhuis), Jan Kluytman (Amfia Ziekenhuis), Maurine Leverstein-van Hall (UMCU, RIVM), Johan Mouton (Radboud MC), Nashwan al Naiemi (Lab Micta), Christina Vandenbrouckegrauls (VUMC), Greet Vos (Erasmus MC), Andreas Voss (CanisiusWilhelmina Ziekenhuis), Marjan Wassenberg (UMCU).

Correspondentie adres: James Cohen Stuart Afdeling Medische Microbiologie, Huispostnummer G04-614 Universitair Medisch Centrum Utrecht Heidelberglaan 100, 3584CX Utrecht Email: [email protected] Telefoon: 06-21277988 1. Introductie 1

De snelle opkomst en verspreiding van Enterobacteriaceae die resistent zijn tegen carbapenems, zoals imipenem en meropenem, vormen een belangrijke bedreiging voor de klinische

patiëntenzorg

en

openbare gezondheidszorg.

Carbapenemase-producerende

stammen worden gekenmerkt door resistentie tegen bijna alle beschikbare beta-lactam antibiotica, waaronder de cephalosporines en carbapenems. Daarnaast zijn deze stammen vaak ook resistent tegen andere antibiotica klassen, zoals fluoroquinolonen, aminoglycosides en co-trimoxazol. Invasieve infecties zijn geassocieerd met een hoge morbiditeit en mortaliteit (1,14,21). De carbapenemases zijn op basis van hun aminozuur sequentie in 3 klassen te onderscheiden, Ambler klasse A (serine carbapenemases), klasse B (metallo-carbapenemases) en klasse D (oxa-carbapenemases). Deze klassen worden onderverdeeld in families (zie Tabel 1). Daarbij worden regelmatig worden nieuwe varianten gevonden (20). Vooral de plasmidaal gelegen carbapenemases KPC (klasse A), VIM-1 en NDM (klasse B), en OXA-48 (klasse D) zijn geassocieerd met epidemieën. De carbapenem MICs van carbapenemase producerende microorganismen kunnen in hoge mate variëren afhankelijk van het type carbapenemase gen, de species en de aanwezigheid van andere resistentie-mechanismen zoals de productie van cephalosporinases (ESBL, AmpC), verminderde permeabiliteit en/of de aanwezigheid van efflux pompen (7,18,22). Verhoogde carbapenem MICs kunnen ook het gevolg zijn van ESBL of AmpC in combinatie met verminderde permeabiliteit door porine wijzigingen (18,26). 2. Onderwerpkeuze van deze richtlijn Deze concept richtlijn heeft tot doel de carbapenemase detectie bij Enterobacteriaceae in de routinediagnostiek van Nederlandse microbiologische laboratoria te verbeteren en te standaardiseren. Deze richtlijn is opgesteld op verzoek van het deskundigen beraad over carbapenemases in Enterobacteriaceae, dat gehouden werd in het RIVM op 14 december 2009 naar aanleiding van de detectie van de eerste carbapenemase producerende Enterobacteriaceae in Nederland in datzelfde jaar, en omdat er een grote vraag is naar een richtlijn op dit gebied. De richtlijn is gebaseerd op advies van leden van de European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) en leden van het European Antimicrobial Resistance Surveillance System (EARSS), de richtlijn van de Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) (document M100-S20), alsmede op basis van de recente literatuur, internationale experts en het commentaar van NVMM leden op de concept versie van deze richtlijn, die op 8 maart 2010 is rondgestuurd. Een Engelse versie van deze richtlijn is reeds gepubliceerd (4). 2

De richtlijn is opgesteld voor arts-microbiologen, internist-infectiologen, analisten van klinisch microbiologische laboratoria en ziekenhuis hygiënisten. Daar er voortdurend nieuwe inzichten op dit gebied zijn, waarbij nieuwe carbapenemase-genen worden geïdentificeerd, is het noodzakelijk dat deze richtlijn een levend document is, dat regelmatig wordt geactualiseerd. De werkgroep richtlijnen laboratorium detectie van bijzonder resistente microorganismen (BMRO) is hier verantwoordelijk voor. Adequate detectie van carbapenemase-producerende micro-organismen in de routine diagnostiek is essentieel voor de patiëntenzorg omdat: 

Adequate detectie van carbapenemases essentieel is voor de keuze van antibiotische therapie



Ziekenhuishygiënische

maatregelen

geïndiceerd

zijn

voor

carbapenemase-

producerende micro-organismen omdat zij geassocieerd zijn met epidemieën en multi-resistentie, resulterend in een afname van de patiëntveiligheid en een toename van de kosten (http://www.wip.nl/UK/free_content/Richtlijnen/HRMO.pdf) 3. Screening voor carbapenemase productie De detectiestrategie bevat een screening-stap en vervolgens een fenotypische en genetische confirmatie-stap (zie Figuur 1). De screening is gebaseerd op het detecteren van een (meestal) verminderde gevoeligheid van carbapenemase producerende isolaten voor carbapenems in vergelijking met isolaten die behoren tot de wildtype-populatie (Tabel 2). Voor elke carbapenemase klasse, en voor elk species, kan de carbapenem MIC variëren van een wildtype populatie MIC tot > 256 mg/L, afhankelijk van de aanwezigheid van andere resistentie mechanismen. Voor het opstellen van de screeningsbreekpunten zijn daarom de volgende twee uitgangspunten gehanteerd: 1: Het MIC breekpunt moet hoger zijn dan de hoogste MIC van de wildtype populatie (www.eucast.org), omdat anders de specificiteit van de screening te laag wordt. 2: Het MIC breekpunt moet lager zijn dan of gelijk zijn aan de laagste carbapenem MIC van stammen met een bewezen carbapenemase gen. 3.1 screeningsbreekpunt meropenem Voor meropenem is op basis van de genoemde uitgangspunten voor alle Enterobacteriaceae een screeningsbreekpunt vastgesteld van ≥0,5 mg/L (Tabel 2). Hiermee kan de grote meerderheid van carbapenemase producerende stammen gedetecteerd worden. De sensitiviteit 3

van dit breekpunt was 100% in de drie grootste collecties van carbapenemase producerende Enterobacteriaceae uit de literatuur (18,23,24). Alleen sporadisch gemelde carbapenemase positieve stammen met een MIC <0.5 mg/L zullen met dit breekpunt niet gedetecteerd worden. Het zone diameter breekpunt voor meropenem is vastgesteld op ≤23mm. Volgens één studie (18) was het zone breekpunt minder sensitief dan het MIC breekpunt van ≥0,5 mg/L (84% versus 100%), doch in een andere studie konden met dit zone diameter breekpunt alle KPC en VIM producerende stammen worden gedetecteerd (24). 3.2 screeningsbreekpunt imipenem Voor imipenem is een gemeenschappelijk breekpunt voor alle Enterobacteriaceae niet mogelijk, omdat sommige species (Proteus spp., Serratia spp., Providencia spp. en Morganella morganii) een verhoogde imipenem MIC hebben op basis van andere resistentiemechanismen dan carbapenemase productie (zie Tabel 2 voor ecologische cut-offs van imipenem MICs voor deze species). In deze richtlijn is er om pragmatische redenen en de beschikbare wildtype MIC distributies voor gekozen een tweedeling te maken in species waarvoor de MIC voor imipenem wel en niet als breekpunt kan worden gebruikt. Voor E. coli, Klebsiella spp., Salmonella spp., Enterobacter spp., en Citrobacter spp. is een imipenem screeningsbreekpunt van ≥2.0 mg/L vastgesteld of een zone diameter van ≤21mm en voor de overige species is het advies alleen het meropenem screeningsbreekpunt te hanteren. Het imipenem screeningsbreekpunt van ≥2.0 mg/L heeft een sensitiviteit die varieert tussen de 79% en 100% (18,23,24). Een lager imipenem breekpunt is niet mogelijk omdat de imipenem MIC distributie van de wildtype populatie 1 mg/L als hoogste waarde heeft. De sensitiviteit van de imipenem zone diameter ≤21mm had een sensitiviteit van 100% (18,23,24). 3.3 screeningsbreekpunt ertapenem Ertapenem is niet als indicator carbapenem in deze richtlijn opgenomen omdat ertapenem t.o.v. imipenem en meropenem een lagere specificiteit heeft (17). Ertapenem is minder specifiek omdat isolaten die AmpC/ESBL produceren en verminderd permeabel zijn, hogere MICs hebben voor ertapenem dan voor meropenem of imipenem (26). Men zou echter een ertapenem breekpunt ≥0.5 mg/L kunnen hanteren (Tabel 2). 3.4 Methoden voor carbapenemase screening

4

De

carbapenemase

screening

dient

onderdeel

uit

te

maken

van

de

standaard

gevoeligheidsbepalingen in de routine diagnostiek. Deze screening kan plaatsvinden door het beoordelen van gemeten carbapenem MICs, zone diameters of door een waarschuwing van een expertsysteem. (zie Figuur 1). Wanneer een geautomatiseerd systeem wordt gebruikt voor gevoeligheidsbepalingen, gaat de voorkeur uit naar een panel dat meropenem bevat. De laagste meropenem MIC waarde van het panel d.w.z de laagst mogelijke waarde van de uitslag, moet voor meropenem bij voorkeur 0.25 mg/L of lager zijn en voor imipenem 1 mg/L of lager. De sensitiviteit van het Advanced Expert System (AES) van Vitek-2 varieerde in 2 studies van 74% tot 100% (17,24,27) met een specificiteit tussen de 34% en 82%(17,27), waarbij panels die meropenem bevatten een hogere sensitiviteit hebben dan panels met uitsluitend imipenem als carbapenem. De sensitiviteit van het expert systeem van de Phoenix (met een NMIC/ID 76 panel) had een sensitiviteit van 100% in één studie (27). De sensitiviteit van het Microscan expert systeem was 85% en 82%, met respectievelijk het NM36 en het NBC39 panel. Phoenix gebruikers dienen zich te realiseren dat met de huidige panels de laagst gemeten MIC voor meropenem groter of gelijk is aan het carbapenemase screeningsbreekpunt. De laagste meropenem concentratie in het NMIC-75 panel is 1 mg/L en in het EUCAST conforme NMIC-84 panel 0,5 mg/L. Bij deze panels zal een screeningsbreekpunt gehanteerd moeten worden boven het geadviseerde breekpunt van ≥0,5 mg/L, te weten respectievelijk ≥2 mg/L en ≥1mg/L. Deze Phoenix NMIC panels bevatten geen imipenem. Opgemerkt dient te worden dat carbapenem gevoelig gemeten stammen met een MIC boven het carbapenemase screeningsbreekpunt een carbapenemase gen kunnen hebben (zie Tabel 2). Stammen met een meropenem MIC van 0,5 mg/l, 1 mg/l of 2 mg/l of een MIC voor imipenem van 2 mg/l zijn gevoelig (S) volgens de klinische EUCAST breekpunten, maar dienen dus wel nader te worden onderzocht op de aanwezigheid van een carbapenemase gen (Tabel 1). Idealiter wordt het laboratorium informatie systeem zo geprogrammeerd dat op basis van de carbapenem MICs bij screen positieve isolaten een waarschuwing verschijnt. Een juist inoculum is belangrijk voor geautomatiseerde gevoeligheidsbepalingen (Phoenix, Vitek, Microscan) en de micro-dilutie methode, omdat een geringe verlaging van het inoculum kan leiden tot verminderde sensitiviteit. In 29 KPC positieve isolaten werd aangetoond dat een verlaging van het inoculum in de Vitek-2 van 10 e5 tot 10e4 kolonie vormende eenheden per ml leidde tot een verlaging van het percentage screen positieve isolaten van 100% naar 84% (1). 5

Om technische fouten uit te sluiten en het aantal (extern en intern) te confirmeren stammen te beperken dient een carbapenem MIC boven het screenpunt, gemeten door een geautomatiseerd systeem, bevestigd te worden met bij voorkeur een meropenem Etest of eventueel een imipenem Etest (Figuur 1) op Muller-Hinton agar (Iso-sensitest agar kan leiden tot een onderschatting van de carbapenem MICs bij metallo-carbapenemases door de lage Zink concentratie). Het aflezen van de carbapenem Etest kan bij carbapenemase positieve stammen gecompliceerd worden doordat mutanten met hogere MICs dan de dominante populatie in de inhibitie ellips groeien. Deze kolonies dienen meegenomen te worden bij interpretatie van de Etest, conform de Etest gebruiksaanwijzing (www.abbiodisk.com). 4. Confirmatie van carbapenemase productie De fenotypische confirmatie van carbapenemase productie is gebaseerd op het aantonen van een diffundeerbaar carbapenemase door middel van de Hodge test en op in vitro remming van carbapenemase activiteit door toevoeging van een remmer, waarbij (beperkt) onderscheid worden gemaakt tussen de verschillende klassen carbapenemases (Tabel 3 en 4). De genotypische confirmatie bestaat uit PCR detectie en sequencing van carbapenemase genen. 4.1 Genotypische confirmatie van carbapenemase productie Van het eerste isolaat van een patiënt met een positieve carbapenemase screen test, dient genotypische confirmatie van carbapenemase productie plaats te vinden middels een PCR (Figuur 1). Indien genotypische confirmatie echter niet direct voor handen is, kan fenotypische confirmatie verricht worden om vertraging van rapportage van mogelijke carbapenemase positieve stammen naar de kliniek te voorkomen. Fenotypische confirmatie kan geschieden met de gemodificeerde Hodge test en met de carbapenemase remmingtesten (Tabel 3 en 4). Gemodificeerde Hodge test Het aantonen van een diffundeerbaar carbapenemase kan plaatsvinden m.b.v. de gemodificeerde Hodge test (Figuur 2), uitgevoerd conform de richtlijnen van de CLSI (Document M100-S20)(3). De gemodificeerde Hodge test heeft een hoge sensitiviteit (95100%)(13,18). Nadelen zijn dat deze test moeilijk te interpreteren kan zijn en dat met deze test geen onderscheid kan worden gemaakt maken tussen de verschillende klassen van carbapenemases. Daarbij kan de specificiteit laag zijn door foutpositieve uitslagen bij AmpC 6

en/of CTX-M ESBL positieve isolaten met verminderde permeabiliteit. Voor detectie van klasse A carbapenemases kan de specificiteit van gemodificeerde Hodge test verhoogd worden door verdere modificatie zoals beschreven door Pasteran et al (zie ook Figuur 2). Remmingstesten van carbapenemase activiteit (synergie testen). Deze confirmatietesten zijn gebaseerd op de in vitro remming van de carbapenemase activiteit door toevoeging van een remmer die specifiek is voor een bepaalde klasse carbapenemase (resulterend in een daling van de MIC voor meropenem). Men spreekt dan van synergie tussen meropenem en de betreffende remmer. Voor het aantonen van klasse A carbapenemases wordt een boorzuur derivaat gebruikt (3aminophenylboorzuur, APBA)(Tabel 3 en 4). Omdat AmpC ook geremd wordt door APBA, wordt geadviseerd ook een synergie test te verrichten met cloxacilline, omdat cloxacilline klasse A carbapenemases niet remt. Voor het aantonen van klasse B metallo-carbapenemases kunnen EDTA of dipicolonic acid (DPA) als remmer worden gebruikt. Geadviseerd wordt deze testen uit te voeren met combinatiedisks (Rosco) of een Etest strip, die zowel een carbapenem als een remmer bevatten. In Tabel 3 en 4 zijn de details weergegeven van uitvoering en interpretatie van de combinatie testen zoals geadviseerd door een groep experts van EUCAST en de ESCMID Study Group for Antibiotic Resistance Surveillance (EARSS) weergegeven en de wijze waarop ze geïnterpreteerd dienen te worden. De dubbel disk synergietest (approximatie methode) wordt niet aanbevolen omdat de sensitiviteit afhankelijk is van de (niet voorspelbare) optimale afstand tussen de disks. Voor confirmatie van KPC positieve Enterobacteriaceae was de sensitiviteit van de APBA synergie test 100% met een specificiteit van 98%-99% (9,23). Voor confirmatie van MBL positieve Enterobacteriaceae was de sensitiviteit en de specificiteit van de DPA synergie test 100% (9). De sensitiviteit van de EDTA synergie test voor het aantonen van MBLs was 100% met een specificiteit tussen de 88% (9) en de 100% (23). Voor confirmatie van zeldzame stammen die zowel een MBL als een klasse A carbapenemase produceren zijn remmingstesten geïndiceerd met zowel APBA als DPA/EDTA, doch deze zijn nog niet commercieel verkrijgbaar (23). Kwaliteitscontrole Voor kwaliteitscontrole worden de volgende stammen aanbevolen: Klebsiella pneumoniae ATCC BAA-1705 (KPC positief) , E. coli ATCC 25922 (carbapenemase negatief) en ATCC

7

BAA-1706 (carbapenem resistent anders dan door carbapenemases, gemodificeerde Hodge test negatief). Genotypische confirmatie Genotypische confirmatie van carbapenemase productie bestaat uit PCR detectie en sequencing van carbapenemase genen, lokaal uitgevoerd of in het nationaal referentiecentrum. Wegens de grote diversiteit van carbapenemase genen en de toename van het aantal nieuwe varianten, wordt aangeraden genotypisch negatieve stammen voor verdere genotypische confirmatie te verzenden naar het nationale referentiecentrum. In Nederland wordt het nationale referentiecentrum gevormd door een samenwerkingverband tussen het CIb (RIVM ) en het Medisch Microbiologisch Laboratorium van het UMC Utrecht. De stammen dienen naar het RIVM te worden verstuurd. De carbapenemase genen zoals genoemd in Tabel 1 kunnen momenteel worden gedetecteerd. De primers voor de PCR reacties zijn vrij beschikbaar (8). Het streven van het referentiecentrum is de inzender binnen 1 werkweek te rapporteren of er een carbapenemase gen aanwezig is en, indien dat het geval is, tot welke familie die behoort (KPC, NDM etc. ). Op het LIS (RIVM) kan stamtypering plaats vinden nadat carbapenemase productie genotypisch geconfirmeerd is en indien daarvoor een epidemiologische indicatie is. Documentatie in LIMS De uitslag van de carbapenemase confirmatie test dient in het Laboratorium Informatie Management Systeem te worden geregistreerd als positief, negatief of niet te beoordelen. Rapportage naar de kliniek: Rapportage naar de kliniek van geconfirmeerde carbapenemase positieve stammen, dient te geschieden conform de expert rules van EUCAST. Dit betekent dat stammen met een aangetoond carbapenemase gen die gevoelig gemeten zijn (MIC meropenem 0,5mg/L, 1mg/L of 2mg/L, of imipenem 2mg/L) als intermediar (I) worden gerapporteerd en intermediair gemeten

stammen

gerapporteerd

worden

als

R

(EUCAST

expert

rule

9.7,

http://www.eucast.org). Hoewel dit volgens de EUCAST uitsluitend geldt voor de metallocarbapenemases, wordt aangeraden deze regel toe te passen voor alle carbapenemases omdat de klinische betekenis van de aanwezigheid van een carbapenemase gen bij een carbapenem gevoelig gemeten isolaat onvoldoende bekend is. De gepubliceerde data over dit onderwerp zijn controversieel. Enerzijds zijn er cases gepubliceerd van patiënten die falen onder 8

carbapenem therapie bij een infectie met een carbapenemase producerende stam die carbapenem gevoelig gemeten was (11,12). Anderzijds was in twee studies uit Griekenland (5,6) de mortaliteit tijdens carbapenem therapie niet verschillend tussen patiënten met een VIM negatieve K. pneumoniae infectie en een VIM positieve K. pneumoniae infectie met een imipenem MIC <=4 mg/L. De mortaliteit tijdens carbapenem therapie was toegenomen bij patiënten met een VIM positieve K. pneumoniae met een imipenem MIC > 4mg/L. Er wordt daarom geadviseerd om bij de uitslag van carbapenem gevoelig gemeten carbapenemase positieve stammen een opmerking te plaatsen waarin wordt weergegeven dat het onduidelijkheid is of het micro-organisme gevoelig is voor carbapenems met als advies de behandeling van een eventuele infectie in overleg met een arts-microbioloog of infectioloog vast te stellen. Methodes voor detectie van intestinaal dragerschap Voor het vaststellen van intestinaal dragerschap van carbapenemase producerende microorganismen zijn in de literatuur verschillende methoden beschreven. Van de volgende methoden zijn test karakteristieken bekend: 1. Rectumwatten worden uitgestreken op een MacConkey agar met een 10 microgram ertapenem disk, waarbij een zone diameter van ≤27mm indicatief is voor KPC productie (10). Deze methode had een sensitiviteit van 97% en specificiteit van 91%. 2. CHROMagar KPC (Chromagar Microbiology Frankrijk, distributie in Nederland door ITK Diagnostics BV, Uithoorn), een commerciële selectieve plaat voor de detectie van carbapenemases (2,13,16). 3. Een agar voor detectie van ESBLs, zoals de ChromID of Oxoid ESBL Brillance (2,15). Alle 28 carbapenemase producerende stammen in deze studie werden gedetecteerd, behalve de drie OXA-48 producerende stammen die geen ESBL tot expressie brachten (2).

9

Reference List 1.

Bratu, S., D. Landman, R. Haag, R. Recco, A. Eramo, M. Alam, and J. Quale. 2005. Rapid spread of carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae in New York City: a new threat to our antibiotic armamentarium. Arch.Intern.Med. 165:1430-1435.

2.

Carrer, A., N. Fortineau, and P. Nordmann. 2010. Use of ChromID extendedspectrum beta-lactamase medium for detecting carbapenemase-producing Enterobacteriaceae. J.Clin.Microbiol. 48:1913-1914.

3.

Clincal and laboratory standards institute. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; Nineteenth informational supplement; M100-S20. Vol. 29 No.3. 2010. Ref Type: Generic

4.

Cohen, S. J. and M. A. Leverstein-van Hall. 2010. Guideline for phenotypic screening and confirmation of carbapenemases in Enterobacteriaceae. Int.J.Antimicrob.Agents 36:205-210.

5.

Daikos, G. L., A. Karabinis, E. Paramythiotou, V. P. Syriopoulou, C. Kosmidis, A. Avlami, P. Gargalianos, K. Tzanetou, D. Petropoulou, and H. Malamou-Lada. 2007. VIM-1-producing Klebsiella pneumoniae bloodstream infections: analysis of 28 cases. Int.J.Antimicrob.Agents 29:471-473.

6.

Daikos, G. L., P. Petrikkos, M. Psichogiou, C. Kosmidis, E. Vryonis, A. Skoutelis, K. Georgousi, L. S. Tzouvelekis, P. T. Tassios, C. Bamia, and G. Petrikkos. 2009. Prospective observational study of the impact of VIM-1 metallo-beta-lactamase on the outcome of patients with Klebsiella pneumoniae bloodstream infections. Antimicrob.Agents Chemother. 53:1868-1873.

7.

Falcone, M., M. L. Mezzatesta, M. Perilli, C. Forcella, A. Giordano, V. Cafiso, G. Amicosante, S. Stefani, and M. Venditti. 2009. Infections with VIM-1 metallo-{beta}lactamase-producing enterobacter cloacae and their correlation with clinical outcome. J.Clin.Microbiol. 47:3514-3519.

8.

G.M.Voets, A. C. Fluit J. Scharringa J. Cohen Stuart M. A. Leverstein-van Hall. A Set Of MultiplexPCRs For Genotypic Detection Of25 Beta-Lactamase Families Conferring Resistance To3rd Generation Cephalosporins And Carbapenems. Int.J.Antimicrob.Agents In press. 2011. Ref Type: Generic

9.

Giske, C. G., L. Gezelius, O. Samuelsen, M. Warner, A. Sundsfjord, and N. Woodford. 2010. A sensitive and specific phenotypic assay for detection of metallobeta-lactamases and KPC in Klebsiella pneumoniae with the use of meropenem disks supplemented with aminophenylboronic acid, dipicolinic acid and cloxacillin. Clin.Microbiol.Infect.

10. Lolans, K., K. Calvert, S. Won, J. Clark, and M. K. Hayden. 2010. Direct Ertapenem Disk Screening Method for Identification of KPC-producing Klebsiella pneumonaie and Escherichia coli in Surveillance Swab Specimens. J.Clin.Microbiol.

10

11. Lomaestro, B. M., E. H. Tobin, W. Shang, and T. Gootz. 2006. The spread of Klebsiella pneumoniae carbapenemase-producing K. pneumoniae to upstate New York. Clin.Infect.Dis. 43:e26-e28. 12. Mathers, A. J., H. L. Cox, H. Bonatti, B. Kitchel, A. K. Brassinga, B. Wispelwey, R. G. Sawyer, T. L. Pruett, K. C. Hazen, J. B. Patel, and C. D. Sifri. 2009. Fatal cross infection by carbapenem-resistant Klebsiella in two liver transplant recipients. Transpl.Infect.Dis. 11:257-265. 13. Miriagou, V., G. Cornaglia, M. Edelstein, I. Galani, C. G. Giske, M. Gniadkowski, E. Malamou-Lada, L. Martinez-Martinez, F. Navarro, P. Nordmann, L. Peixe, S. Pournaras, G. M. Rossolini, A. Tsakris, A. Vatopoulos, and R. Canton. 2010. Acquired carbapenemases in Gram-negative bacterial pathogens: detection and surveillance issues. Clin.Microbiol.Infect. 16:112-122. 14. Nordmann, P., G. Cuzon, and T. Naas. 2009. The real threat of Klebsiella pneumoniae carbapenemase-producing bacteria. Lancet Infect.Dis. 9:228-236. 15. Nordmann, P., L. Poirel, A. Carrer, M. A. Toleman, and T. R. Walsh. 2010. How to detect NDM-1 producers? J.Clin.Microbiol. 16. Panagea, T., I. Galani, M. Souli, P. Adamou, A. Antoniadou, and H. Giamarellou. 2010. Evaluation of CHROMagar KPC for the detection of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae in rectal surveillance cultures. Int.J.Antimicrob.Agents . 17. Pasteran, F., C. Lucero, R. Soloaga, M. Rapoport, and A. Corso. 2010. Can we use imipenem and meropenem VITEK(R) 2 MICs for the detection of suspected KPC and other carbapenemase producers among species of Enterobacteriaceae? J.Clin.Microbiol. 18. Pasteran, F., T. Mendez, L. Guerriero, M. Rapoport, and A. Corso. 2009. Sensitive screening tests for suspected class A carbapenemase production in species of Enterobacteriaceae. J.Clin.Microbiol. 47:1631-1639. 19. Pasteran, F., T. Mendez, M. Rapoport, L. Guerriero, and A. Corso. 2010. Controlling false-positive results obtained with the Hodge and Masuda assays for detection of class a carbapenemase in species of enterobacteriaceae by incorporating boronic Acid. J.Clin.Microbiol. 48:1323-1332. 20. Queenan, A. M. and K. Bush. 2007. Carbapenemases: the versatile beta-lactamases. Clin.Microbiol.Rev. 20:440-58, table. 21. Souli, M., I. Galani, A. Antoniadou, E. Papadomichelakis, G. Poulakou, T. Panagea, S. Vourli, L. Zerva, A. Armaganidis, K. Kanellakopoulou, and H. Giamarellou. 2010. An outbreak of infection due to beta-Lactamase Klebsiella pneumoniae Carbapenemase 2-producing K. pneumoniae in a Greek University Hospital: molecular characterization, epidemiology, and outcomes. Clin.Infect.Dis. 50:364-373. 22. Tenover, F. C., R. K. Kalsi, P. P. Williams, R. B. Carey, S. Stocker, D. Lonsway, J. K. Rasheed, J. W. Biddle, J. E. McGowan, Jr., and B. Hanna. 2006. Carbapenem resistance in Klebsiella pneumoniae not detected by automated susceptibility testing. Emerg.Infect.Dis. 12:1209-1213. 11

23. Tsakris, A., A. Poulou, S. Pournaras, E. Voulgari, G. Vrioni, K. Themeli-Digalaki, D. Petropoulou, and D. Sofianou. 2010. A simple phenotypic method for the differentiation of metallo-beta-lactamases and class A KPC carbapenemases in Enterobacteriaceae clinical isolates. J.Antimicrob.Chemother. 65:1664-1671. 24. Vading, M, Samuelsen, O, Haldorsen, B, Sundsfjord, A, and Giske, C. Comparison of disc diffusion, Etest, and Vitek 2 for detection of carbapenemase producing Klebsiella pneumoniae with EUCAST and CLSI breakpoint systems. Clin Microbiol Infect. 2010. Ref Type: Electronic Citation 25. Walsh, T. R., A. Bolmstrom, A. Qwarnstrom, and A. Gales. 2002. Evaluation of a new Etest for detecting metallo-beta-lactamases in routine clinical testing. J.Clin.Microbiol. 40:2755-2759. 26. Woodford, N., J. W. Dallow, R. L. Hill, M. F. Palepou, R. Pike, M. E. Ward, M. Warner, and D. M. Livermore. 2007. Ertapenem resistance among Klebsiella and Enterobacter submitted in the UK to a reference laboratory. Int.J.Antimicrob.Agents 29:456-459. 27. Woodford, N., A. T. Eastaway, M. Ford, A. Leanord, C. Keane, R. M. Quayle, J. A. Steer, J. Zhang, and D. M. Livermore. 2010. Comparison of BD Phoenix, Vitek 2, and MicroScan automated systems for detection and inference of mechanisms responsible for carbapenem resistance in Enterobacteriaceae. J.Clin.Microbiol. 48:29993002.

12

Figuur 1: Detectieschema carbapenemases in Enterobacteriacaea:

13

Geen carbapenemase

Negatief

Carbapenemase screening:

Carbapenemase screening:

Escherichia coli, Klebsiella spp., Enterobacter spp., Salmonella spp. and Citrobacter spp.:

Proteus spp., Serratia spp., Morganella morganii, Providencia spp.:

Expert systeem positief OF meropenem MIC  0.5 mg/L OF imipenem MIC  2.0 mg/L a

Expert system positief OR meropenem MIC ≥ 0.5 mg/L a

Negatief

Geen carbapenemase

Positief Geen carbapenemase

Nee

Verhoogde carbapenem MIC bevestigd met meropenem of imipenem Etest?

Ja

GENOTYPISCHE CONFIRMATIE

FENOTYPISCHE CONFIRMATIE

Carbapenemase confirmatie tests: 1: Gemodificeerde Hodge test 2: APB–meropenem combinatie disk 3: Meropenem–DPA combinatie disk 4: Imipenem–EDTA combinatie disk/Etest

Figuur 2: Protocol gemodificeerde Hodge test volgens CLSI 14

Groei van E.coli ATCC 25922

imipenem meropenem

Inhibitie E.coli ATCC 25922

Test-isolaat (verdacht van carbapenemase productie)

ertapenem

Toename groei E.coli ATCC 25922 (verstoring van de rand van de inhibitie zone) door inactivatie van het carbapenem uit de disk door diffusie van het carbapenemase vanuit het test-isolaat.

Voorbeeld van een positieve gemodificeerde Hodge test (foto Neil Woodford, Health Protection Agency, Engeland). Methode: 1. Een 0.5 McFarland suspensie van E. coli ATCC 25922 dient 1:10 verdund te worden in fysiologisch zout (NaCl 0.9%). 2. Inoculeer een MHA plaat met deze verdunning zoals bij een standaard Etest of diskdiffusie gevoeligheidsbepaling. 3. Plaats een meropenem, ertapenem en imipenem 10 microgram disk 4. Neem met een ent-oog of watje 3-5 kolonies van een overnacht gekweekt isolaat dat verdacht is voor carbapenem productie (het test-isolaat) en strijk uit vanaf de rand van de carbapenem disk. De streep uitstrijk dient 20-25mm lang te zijn. 5. Incubeer overnacht bij 35±2 graden Celsius. 6. Beoordeel, na incubatie, de kruising tussen de uitstrijk van het test-isolaat en de rand van de inhibitie zone (zie Foto). 7. Als positieve controle kan de Klebsiella pneumoniae ATCC BAA-1705 (KPC positief) gebruikt worden. Verdere modificatie van gemodificeerde Hodge test (“double modified Hodge test”): Om fout-positieve uitslagen te voorkomen bij AmpC of ESBL producerende isolaten, kan een extra Hodge test worden uitgevoerd gebruikmakend van een disc met een carbapenem plus oxacilline om AmpC te remmen en een disc met een carbapenem plus APBA om klasse A carbapenemases te remmen (19).

Tabel 1: Carbapenemase genen

15

Ambler Klasse A Ambler Klasse B Ambler Klasse D

9 families (KPC, SME, NMC-A, IMI, PER, GES, SFO, SFC, IBC) 6 families (VIM, GIM, SIM, NDM, IMP, SPM) 2 families (OXA, PSE)

16

Tabel 2: Carbapenem screeningsbreekpunten, ecologische cut-off waarden (voor het wildtype) en klinische breekpunten (mg/L). Carbapenem Species

meropenem E. coli

Citrobacter spp.

Klebsiella spp.

Serratia spp.

Enterobacter spp. Salmonella spp.

Imipenem E. coli Klebsiella spp.

Serratia spp.

ertapenem E.coli

Enterobacter spp.

P. mirabilis

Klebsiella spp.

P. mirabilis

Salmonella spp.

M. morganii

Enterobacter spp.

M. morganii

Citrobacter spp.

Providencia spp.

Salmonella spp.

Providencia spp.

Serratia spp. P. mirabilis M. morganii

Carbapenemase

≥0.5*

≥0.5*

≥2**

≥2**

N.V.T.

Providencia spp. ≥0,5***

screening breakpoint Epidemiologic

S≤0.125

S≤0.25

S≤0.5

S≤1

S≤4

S≤0.064

cut-off wild-type EUCAST breakpoint CLSI breakpoint

S≤2 S≤1

S≤2 S≤1

S≤2 S≤1

S≤2 S≤1

(Serratia S≤2) S≤2 S≤1

S≤0.5 S≤1

N.V.T., niet van toepassing; S, gevoelig; EUCAST, European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing; CLSI, Clinical and Laboratory Standards Institute. a

Het zone diameter screening breekpunt voor meropenem is vastgesteld op ≤23 mm bij een

disc lading van 10 g. b

Voor E. coli, Klebsiella spp. en Enterobacter spp. geldt voor imipenem een zone diameter

screening breekpunt van ≤21 mm bij een disc lading van 10 g. c

Voor ertapenem is geen zone diameter breekpunt vastgesteld vanwege de lage specificiteit,

hoewel in één onderzoek (10) met een breekpunt van ≤27 mm (bij een disc lading van 10 g) een sensitiviteit van 97% is gerapporteerd, en een specificiteit van 90.5% voor KPCproducerende K. pneumoniae and E. coli.

17

Tabel 2: Carbapenemase remmingstesten voor Klasse A en B carbapenemases Carbapenemase Klasse A

Klasse B

Methode Combinatie tablet diffusie (Rosco) Combinatie disk diffusie (In house)

Antibiotica Meropenem boorzuur

Concentratie + Meropenem 10ug

Meropenem boorzuur

Combinatie tablet diffusie (Rosco) Combinatie disk diffusie (In house)

Imipenem EDTA*

+ Meropenem 10ug Boorzuur 600ug + Imipenem 10ug EDTA 750ug

Combinatie tablet diffusie (Rosco) MBL Etest

Imipenem + DPA

Imipenem EDTA*

Imipenem EDTA*

Inoculum Medium Carbapenemase positief indien: 0,5 McF MHA Rosco: een toename van de zone ≥ 5mm rondom de combinatie meropenem + boorzuur ten opzichte van de zone met alleen meropenem. 0,5 McF MHA In house disks: een toename van de zone ≥ 4mm rondom de combinatie meropenem + boorzuur ten opzichte van de zone met alleen meropenem. 0,5 McF MHA Rosco: een toename van de zone ≥ 7mm rondom de combinatie imipenem + EDTA ten opzichte van de zone met alleen imipenem

+ Imipenem 0,5 McF 10ug EDTA 0.25M Imipenem 10ug

+ n.v.t.

MHA

0,5 McF

MHA

0,5 McF

MHA

referenties www.rosco.com

(13)

www.rosco.com

In house disks: een toename van de zone ≥ (13) 5mm rondom de combinatie imipenem + EDTA ten opzichte van de zone met alleen imipenem Rosco: een toename van de zone ≥ 5mm www.rosco.com rondom de combinatie imipenem + DPA ten opzichte van de zone met alleen imipenem MIC ratio ≥ 8 of fantoom effect of deformatie ellips

www.abbiodisk.com

* De test karakteristieken van de remmingstesten met EDTA zijn afhankelijk van het type Muller-Hinton agar (25).

18

Tabel 3: Interpretatie schema fenotypsiche carbapenemase confirmatietesten Carbapenemase

ApmC of ESBL

Klasse A

Klasse B

Klasse D

met verminderde permeabiliteit

Hodge test

+

+

+

+/-

Carbapenem +/- boorzuur

+

-

-

+/- *

Carbapenem +/- EDTA

-

+

-

-

Carbapenem +/- DPA

* ten gevolge van de remmende werking van boorzuur op AmpC beta-lactamases kan inhibitie plaatsvinden.

19