Sensibilidad a fosfomicina en Escherichia coli productoras de betalactamasas de espectro extendido

Sensitivity to Fosfomycin in Extended-spectrum Betalactamase-producing Escherichia coli

Sheyber J. Lifonzo-Mucha Paula E.Tamariz-Zamudio Roky G. Champi-Merino Acerca de los autores

RESUMEN

Las infecciones urinarias son causadas mayormente por Escherichia coli (E. coli), el uso indiscriminado de antibióticos ha originado un aumento de infecciones por cepas productoras de betalactamasas de espectro extendido (BLEE). Con el objetivo de determinar la sensibilidad a fosfomicina se realizó un estudio en cepas de E. coli productoras de BLEE aisladas de urocultivos provenientes de un hospital de Perú. Se recolectaron 266 cepas de E. coli identificadas por métodos convencionales como productoras de BLEE. Se determinó la sensibilidad de fosfomicina por concentración inhibitoria mínima mediante el método de dilución en agar y por el método de disco difusión. Se encontró 192 (72,2 %) cepas de E. coli productora de BLEE sensibles a fosfomicina. Se concluye que la fosfomicina presenta actividad antimicrobiana frente a cepas de E. coli productoras de BLEE, y podría ser considerada una buena opción terapéutica frente a cepas resistentes.

Palabras clave:
Escherichia coli; Betalactamasas; Fosfomicina; Infección urinaria

ABSTRACT

Urinary infections are caused mainly by Escherichia coli (E. coli); indiscriminate use of antibiotics has caused an increase in infections due to extended-spectrum beta-lactamase (ESBL)-producing strains. Aiming to determine the sensitivity to fosfomycin, a study was conducted in ESBL-producing E. coli strains isolated from urine cultures at a hospital in Peru. Two hundred and sixty-six (266) strains of E. coli were collected, which were determined by conventional methods to be ESBL- producing. Sensitivity to fosfomycin was determined through minimum inhibitory concentration with the agar dilution method and the diffusion disc method. One hundred and ninety-two (192) (72.2%) strains of ESBL-producing E. coli strains sensitive to Fosfomycin were found. It, therefore, follows that fosfomycin exhibits antimicrobial activity against ESBL-producing E. coli strains and that it could be considered a good treatment option for resistant strains.

Keywords:
Escherichia coli; Betalactamases; Fosfomycin; Urinary infections

INTRODUCCIÓN

Las infecciones urinarias (IU) constituyen una de las patologías infecciosas más frecuentes en la comunidad y en el ámbito hospitalario. Se estima que la incidencia mundial de IU es de 2 a 3 casos por 100 habitantes al año 11. Calle Núñez A, Colqui Campos KA, Rivera Estrella DA, Cieza Zevallos JA. Factores asociados a la presentación de infecciones urinarias por Escherichia coli productoras de betalactamasas de espectro extendido. Rev Med Hered. 2017; 28(3):142-9. doi: 10.20453/rmh.v28i3.3180.
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, representando un problema clínico y de gran repercusión económica 22. Pigrau C. Infección del tracto urinario. 1 ed. Barcelona: Editorial Salvat, 2013.. Escherichia coli (E. coli) es el microorganismo uropatógeno más frecuente 33. Seija V, Frantchez V, Pintos M, Bataglino MN, Torales M, Díaz A, et al. Etiología de la infección urinaria de adquisición comunitaria y perfil de susceptibilidad de Escherichia coli a los principales agentes antimicrobianos. Rev Méd Urug. 2010; 26(1):14-24.. Debido a esto, es importante seleccionar un tratamiento empírico hasta contar con el resultado del urocultivo y antibiograma, por lo que se requiere de nuevos enfoques para abordar este tratamiento debido a la aparición de enterobacterias productoras de betalactamasas de espectro extendido (BLEE) en todo el mundo 44. Ben-Ami R, Rodríguez-Baño J, Arslan H, Pitout J, Quentin C, Calbo E, et al. A Multinational Survey of Risk Factors for Infection with Extended-Spectrum ß-Lactamase-Producing Enterobacteriaceae in Non hospitalized Patients. Clin Infect Dis. 2009;49(5):682-90. doi: 10.1086/604713.
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. En diversos países la resistencia antimicrobiana ha ido en aumento 55. Montañez-ValverdeRA,Montenegro-Idrogo JJ, Arenas-Significación FR, Vásquez- Alva R. Infección urinaria alta comunitaria por E. coli resistente a ciprofloxacino: características asociadas en pacientes de un hospital nacional en Perú. An Fac med. 2015;76(4):385-91. doi:10.15381/anales.v76i4.11408.
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Un estudio realizado en pacientes ambulatorios con IU en Perú encontró que el 41 % de E. coli eran productora de BLEE, evidenciando un alto grado de resistencia para los fármacos comúnmente utilizados en la práctica clínica y considerados como de primera línea por las guías internacionales en el manejo inicial de la IU 66. Galván F, Agapito J, Bravo N, Lagos J, Tamariz J. Caracterización fenotípica y molecular de Escherichia coli productoras de ß-Lactamasas de espectro extendido en pacientes ambulatorios de Lima, Perú. Rev Med Hered. 2017; 27(1):22-9..

Es recomendable un antibiótico con una alta eficacia sobre el agente sospechado, con muy buena distribución corporal, alta concentración en vías urinarias y baja toxicidad, con respuesta rápida y efectiva al tratamiento, que evite la recurrencia y la aparición de resistencia antimicrobiana. En este sentido, la fosfomicina posee acción bactericida, es de amplio espectro, inhibe la síntesis de la pared bacteriana uniéndose por competición, por ser análogo al Mur A, y no presenta resistencia cruzada con ningún otro antibiótico 77. Gobernado M. Fosfomicina. Rev Esp Quimioter. 2003;16(1):15-40., además presenta tasas de resistencia menores al 5 % 88. Maraki S, Samonis G, Rafailidis P, Vouloumanou E, Mavromanolakis E, Falagas M. Susceptibility of Urinary Tract Bacteria to Fosfomycin. Antimicrob Agents Chemother. 2009;53(10):4508-10. doi: 10.1128/AAC.00721-09.
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.

Son escasos los estudios sobre la sensibilidad de E. coli productora de BLEE aislados de urocultivos frente a fosfomicina en Perú. El objetivo de este estudio fue determinar la sensibilidad a fosfomicina en cepas de E. coli productoras de BLEE aisladas de urocultivos, adicionalmente se evaluó la concordancia entre las técnicas de dilución en agar y disco difusión, además de evaluar los parámetros diagnósticos de estos métodos.

EL ESTUDIO

Se realizó un estudio transversal en el Hospital Nacional Hipólito Unanue (HNHU), el cual es un hospital general de complejidad III-1 ubicado en la zona este de Lima, que atiende a una población aproximada de 2,6 millones de personas, con atención en especialidades médicas y quirúrgicas en servicios de consulta externa y hospitalización de pacientes adultos y pediátricos 99. Ministerio de Salud. Análisis Situacional de Salud del Hospital Nacional Hipólito Unanue 2015 [Internet]. Lima: Oficina de Epidemiología y Salud Ambiental del HNHU; 2015. [citado 20 de noviembre de 2017]. Disponible en: /http:/www.hnhu.gob.pe/CUERPO/EPIDEMIOLOGIA/ASIS/ASIS%20HNHU%202015.pdf. La recolección de muestras fue realizada durante enero a diciembre de 2016.

PROCEDIMIENTOS

El aislamiento primario se realizó sembrando las muestras de orina en medios de cultivo según métodos convencionales estandarizados en el laboratorio de microbiología del HNHU. Se recolectaron e identificaron cepas de E. coli de urocultivos de pacientes procedentes de los servicios de consulta externa y hospitalización. Se excluyeron los aislamientos repetidos por paciente, por la posibilidad de sobrestimar la sensibilidad. Los datos del urocultivo y pruebas de sensibilidad fueron tomados de los registros del servicio de microbiología del HNHU. Las cepas fueron conservadas en caldo tripticasa de soya (TSB) con glicerol al 20 % y almacenadas a -20 ºC hasta su procesamiento.

PRODUCCIÓN DE BLEE

Se consideraron cepas productoras de BLEE aquellas con tamizaje laboratorial positivo y confirmación fenotípica con antibióticos basada en la demostración de sinergia con cefotaxima, ceftazidima y ácido clavulánico, seleccionados en la prueba de difusión en disco, siguiendo los estándares de la Health Protection Agency 1010. Public Health England. UK Standards for Microbiology Investigations. SMI B59. Detection of Enterobacteriaceae producing extended spectrum ß-lactamases. London: PHE; 2016. Disponible en: https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/546745/ B_59i4.1.pdf.

MENSAJES CLAVE

Motivación para realizar el estudio. La resistencia antimicrobiana es un problema global. Se reconoce que la Escherichia coli es el principal patógeno de las vías urinarias, además de presentar una alta frecuencia de cepas productoras de betalactamasas de espectro extendido (BLEE), lo que motiva a investigar nuevas alternativas de tratamiento.

Principales hallazgos. De las 266 cepas productoras de BLEE analizadas, el 72,2 % resultó ser sensible a fosfomicina, confirmado por métodos disco difusión y de dilución en agar.

Implicancias. Al encontrar altas tasas de sensibilidad frente a fosfomicina en cepas BLEE, consideramos que el uso responsable de este fármaco, aunado con programas de vigilancia, permitirán prevenir la emergencia y diseminación de gérmenes resistentes.

PRUEBAS DE SENSIBILIDAD A FOSFOMICINA

Técnica de disco difusión (DD)

La sensibilidad de fosfomicina frente a las cepas estudiadas se determinó por la técnica de Kirby-Bauer, Se realizó la estandarización del inóculo bacteriano de E. coli, con un subcultivo de colonias del microorganismo, que fueron suspendidas en solución salina fisiológica estéril; ajustándose al patrón de turbidez 0,5 de la escala de Mc Farland, verificado con un turbidimetro. Utilizando discos de fosfomicina de 200 μg que contiene 50 μg de glucosa- 6-fosfato recomendado en las guías del Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) 2020. CLSI. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. 27th ed. CLSI supplement M100. Wayne: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2017..

Técnica de dilución en agar (DA)

La concentración mínima inhibitoria (CMI) se determinó por este método de referencia recomendado por el CLSI 1111. Clinical and Laboratory Standards Institute. Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria That Grow Aerobically; Approved Standard Ninth Edition (M07-A9). Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2012., en agar Müller Hinton suplementado con 25 µg/mL de glucosa- 6-fosfato (Sigma-Aldrich®) y fosfomicina disódica (Sigma- Aldrich®), se ensayaron tres concentraciones de fosfomicina: 64 µg/ml, 128 µg/ml y 256 µg/ml.

En todas las pruebas antes descritas se utilizaron dos cepas control: ATCC 35218 y ATCC 25922, Escherichia coli productor de BLEE y no productor de BLEE, respectivamente.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Se realizó el cálculo de frecuencias y porcentajes para determinar la sensibilidad a fosfomicina de los métodos utilizados. Además, se estimó los valores de sensibilidad, especificidad, valores predictivos del método de DD, considerando un nivel de confianza de 95%. El análisis estadístico se realizó utilizando el programa Whonet 5.6 y Excel. Se determinó la concordancia de los métodos usando el coeficiente de correlación Kappa de Cohen.

CONSIDERACIONES ÉTICAS

El protocolo del estudio fue aprobado por el comité institucional de ética en investigación del HNHU. No se requirió consentimiento informado debido a que solo se analizaron las cepas aisladas.

HALLAZGOS

Se incluyeron 266 cepas de E. coli productoras de BLEE aisladas de urocultivos. Con el método de DA, 192 (72,2 %) cepas fueron sensibles frente a fosfomicina (CMI < 64 µg/ml), 10 (3,8 %) cepas presentaron sensibilidad intermedia (CMI 128 µg/ml) y 64 (24,1 %) cepas resultaron ser resistentes (CMI > 256 µg/ml). Mediante el método de DD, 193 (72,6 %) cepas fueron sensibles a fosfomicina, 7 (2,6 %) cepas presentaron sensibilidad intermedia y 66 (24,8 %) cepas resultaron ser resistentes frente a fosfomicina. En el método de DD se obtuvo tres falsos negativos y cuatro falsos positivos.

Además, de manera preliminar se realizó el cálculo de los parámetros diagnósticos del método de DD, usando como patrón de referencia al método DA, mostrando una sensibilidad de 98,4 % y una especificidad de 94,6 %; con una exactitud diagnostica de 97,4 %. La seguridad diagnóstica se expresó mediante los valores predictivos positivo y negativo: VPP: 97,9 % y VPN: 95,9 %. El índice de concordancia de kappa (ƙ) entre el método de DD y el método de referencia (DA) fue de 0,93, lo que se considera una excelente concordancia.

DISCUSIÓN

Las infecciones urinarias se diagnostican en el 75 % a 80 % de los pacientes que acuden a consulta hospitalaria 1212. Jimenez J, Carballo K, Chacón N. Manejo de infecciones del tracto urinario. Rev Costarric Salud Pública. 2017;26(1):1-10., lo que permite un manejo y tratamiento adecuado. Una investigación realizada en toda América Latina, muestra que el 32 % de cepas de E. coli aisladas clínicamente son productoras de BLEE 1313. Rocha C, Reynolds ND, Simons MP. Resistencia emergente a los antibióticos: una amenaza global y un problema crítico en el cuidado de la salud. Rev Peru Med Exp Salud Pública. 2015; 32(1):139-45.. En el 2011, un programa regional de vigilancia de la resistencia en 11 países latinoamericanos encontró cepas de E. coli productoras de BLEE en México con 71%, Guatemala con 59 %, y en tercer lugar a Perú con 54 % 1313. Rocha C, Reynolds ND, Simons MP. Resistencia emergente a los antibióticos: una amenaza global y un problema crítico en el cuidado de la salud. Rev Peru Med Exp Salud Pública. 2015; 32(1):139-45.. Montañez-Valverde et al., Galván et al. y Yupanqui et al. reportaron frecuencias de 39,4 %, 16,3 % y 26,5 % respectivamente, de cepas de E. coli productoras de BLEE aisladas de urocultivo 55. Montañez-ValverdeRA,Montenegro-Idrogo JJ, Arenas-Significación FR, Vásquez- Alva R. Infección urinaria alta comunitaria por E. coli resistente a ciprofloxacino: características asociadas en pacientes de un hospital nacional en Perú. An Fac med. 2015;76(4):385-91. doi:10.15381/anales.v76i4.11408.
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,66. Galván F, Agapito J, Bravo N, Lagos J, Tamariz J. Caracterización fenotípica y molecular de Escherichia coli productoras de ß-Lactamasas de espectro extendido en pacientes ambulatorios de Lima, Perú. Rev Med Hered. 2017; 27(1):22-9.,1414. Yupanqui Sandoval SR. Prevalencia de Escherichia coli BLEE en Urocultivos del Hospital Central FAP en el periodo enero-junio 2016 [Tesis]. Lima, Perú: Universidad Ricardo Palma; 2017.. Se observa que los datos presentan una distribución variable.

La concordancia entre ambos métodos fue excelente (índice Kappa 0,93), similar a lo reportado por Falagas et al.1515. Falagas ME, Vouloumanou EK, Samonis G, Vardakas KZ. Fosfomycin. Clin Microbiol Rev. 2016;29(2):321-47. doi: 10.1128/CMR.00068-15.
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. Observamos una sensibilidad a fosfomicina del 72,2 %, inferior a lo reportado por Hirsch et al. con un 96,7 % 1616. Hirsch E, Zucchi P, Chen A, Raux B, Kirby J, McCoy C, et al. Susceptibility of multidrug-resistant Gram-negative urine isolates to oral antibiotics. Antimicrob Agents Chemother. 2016;60(5):3138-40. doi: 10.1128/AAC.02961-15.
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, valores similares se presentan en estudios realizadas en Europa y Norteamérica. Sin embargo, en investigaciones realizadas en Latinoamérica se presentan frecuencias de sensibilidad a fosfomicina del 72 % al 84 % 66. Galván F, Agapito J, Bravo N, Lagos J, Tamariz J. Caracterización fenotípica y molecular de Escherichia coli productoras de ß-Lactamasas de espectro extendido en pacientes ambulatorios de Lima, Perú. Rev Med Hered. 2017; 27(1):22-9.,1717. Ortega Ortega MS. Determinación de Beta-lactamasas de Espectro Extendido en Escherichia coli y Klebsiella pneumoniae a través de pruebas moleculares en urocultivos provenientes de pacientes ambulatorios con infecciones de vías urinarias. [Tesis]. Quito, Ecuador: Colegio de Ciencias Biológicas y Ambientales, Universidad San Francisco de Quito; 2017., similar a nuestros hallazgos.

Según tenemos conocimiento, este es el primer estudio realizado en nuestro país para evaluar la sensibilidad a fosfomicina según la CMI por dilución en agar, siendo este, el método de referencia recomendado por CLSI, dado que los métodos comerciales basados en la CMI de dilución en caldo presentan ciertas limitaciones.

La técnica de disco difusión presento una excelente concordancia con la técnica de referencia, por ser muy factible su implementación sería recomendable su uso en nuestro medio frente a este fenotipo de cepas resistentes.

La elevada resistencia a fosfomicina quizás se deba al aumento de su uso en la comunidad, algunos autores lo asocian al genotipo CTX-M 1818. Karlowsky J, Denisuik A, Lagacé-Wiens P, Adam H, Baxter M, Hoban D et al. In vitro activity of fosfomycin against Escherichia coli isolated from patients with urinary tract infections in Canada as part of the CANWARD surveillance study. Antimicrob Agents Chemother. 2014;58(2):1252-6. doi: 10.1128/AAC.02399-13.
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. Esta observación es importante debido a que el gen que confiere resistencia a fosfomicina mediado por plásmidos ha surgido en cepas con genotipo CTX-M 77. Gobernado M. Fosfomicina. Rev Esp Quimioter. 2003;16(1):15-40.. Sin embargo, las cepas de E. coli productoras de BLEE sensibles a fosfomicina son del genotipo CTX-M grupo 1 y 9 1919. Zykov IN, Sundsfjord A, Småbrekke L, Samuelsen O. The antimicrobial activity of mecillinam, nitrofurantoin, temocillin and fosfomycin and comparative analysis of resistance patterns in a nationwide collection of ESBL-producing Escherichia coli in Norway 2010-2011. Infect Dis (Lond). 2016;48(2):99-107. doi: 10.3109/23744235.2015.1087648.
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. Contrario a esto, se ha reportado en nuestro país un 26,4 % de resistencia a fosfomicina en cepas de E. coli BLEE con el genotipo CTX-M (grupos 1 a 17 y del 19 a 22) 66. Galván F, Agapito J, Bravo N, Lagos J, Tamariz J. Caracterización fenotípica y molecular de Escherichia coli productoras de ß-Lactamasas de espectro extendido en pacientes ambulatorios de Lima, Perú. Rev Med Hered. 2017; 27(1):22-9.. Por lo que es necesario investigar esta correlación caracterizando molecularmente los genes implicados.

La fosfomicina es una buena opción en el tratamiento de IU por E. coli multirresistente, está contraindicado cuando existe hipersensibilidad conocida, ademas de forma leve y autolimitada trastornos gastrointestinales, pero no afecta la función renal; todo esto, con una baja incidencia en la población 1515. Falagas ME, Vouloumanou EK, Samonis G, Vardakas KZ. Fosfomycin. Clin Microbiol Rev. 2016;29(2):321-47. doi: 10.1128/CMR.00068-15.
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.

El presente trabajo tiene algunas limitaciones, como la poca validez externa, ya que fue realizado en un único centro hospitalario, ubicado en la zona este de Lima, que atiende mayoritariamente a pacientes con Seguro Integral de Salud. Si bien, los hallazgos de este estudio solo serían aplicables a la población atendida por este hospital, nuestra intención es llamar la atención sobre la presencia, cada vez mayor, de bacterias multidrogorresistentes y la alternativa de uso de fosfomicina, antibiótico que cuenta todavía con una alta sensibilidad antimicrobiana.

En conclusión, nuestro estudio demuestra que la fosfomicina presenta actividad antimicrobiana frente a cepas productoras de BLEE, por lo que podría ser una buena alternativa terapéutica frente a cepas resistentes

Agradecimientos

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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  • Financiamiento: Autofinanciado
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Histórico

  • Recibido
    18 Ene 2018
  • Acepto
    07 Mar 2018
  • Publicación
    Jan-Mar 2018
Instituto Nacional de Salud Lima - Lima - Peru
E-mail: revmedex@ins.gob.pe