Molekulare Epidemiologie Vancomycin-resistenter E. faecium-Isolate an einem südwestdeutschen Krankenhaus der Maximalversorgung

Abstract

Vancomycin-resistente E. faecalis- und E. faecium-Stämme traten erstmals 2005 in einem südwestdeutschen Krankenhaus der Maximalversorgung auf und blieben auch in den darauf folgenden Jahren prävalent. Neben VRE-Infektionen einzelner Patien-ten wurden kleinere Ausbrüche dokumentiert. 2007 wurden aufgrund der anhalten-den Problematik ein VRE-Screening für Risikopatienten und Isolierungsmaßnahmen eingeführt. VRE-Isolate aus diesem Zeitraum wurden im Hinblick auf verschiedene Charakteristika untersucht, die mutmaßlich relevant für Virulenz und erhöhte Aus-breitungstendenz bei Stämmen der Spezies E. faecium sind, und um mögliche Über-tragungswege (inter-/intrahospitale Ausbreitung) zu identifizieren. Dabei wurde eine infektions-epidemiologische Datenerfassung mit einer molekular-biologischen Analyse der Erreger kombiniert.Insgesamt wurden 180 Vancomycin-resistente Enterokokken-Isolate aus den Jahren 2005-2010 von 179 Patienten untersucht, darunter 1 E. faecalis- und 179 E. faecium-Stämme. Die Speziesidentifizierung sowie Empfindlichkeitstests für zwölf Antibiotika erfolgten nach mikrobiologischen Routineverfahren. Weiterhin wurden die Resistenz-gene vanA/vanB und die Virulenzfaktoren/epidemischen Marker esp und hyl per PCR detektiert. Eine repräsentative Auswahl der untersuchten Isolate wurde mit PFGE und MLST typisiert. Zusätzlich wurden die klinischen und epidemiologischen Daten eines jeden Patienten eruiert.Alle E. faecium-Isolate zeigten sich Ampicillin-resistent, desweiteren wurde bei allen Isolaten das esp-Gen nachgewiesen. Beide Eigenschaften sind typische Charakteris-tika Hospital-assoziierter E. faecium-Stämme, ebenso wie das Vorhandensein des hyl-Gens, das in 145 Isolaten detektiert wurde. In 38 Fällen wurde die Vancomycin-Resistenz durch das vanA-Gencluster, in 142 Fällen durch das vanB-Gencluster kodiert. Die Charakterisierung mittels PFGE ließ eine große genotypische Hetero-genität unter den untersuchten Isolaten erkennen, identifizierte aber auch Cluster näher verwandter Stämme. Bei einzelnen Isolaten aus PFGE-Subclustern wurde zusätzlich der zugehörige MLST-Sequenztyp bestimmt. Die Ergebnisse bestätigen das heterogene Bild, das die PFGE zeichnet, da verschiedene Sequenztypen nach-gewiesen wurden. Diese gehören jedoch alle zum klonalen Komplex 17, der aus-schließlich Hospital-assoziierte E. faecium-Stämme repräsentiert.Diese Studie identifizierte ein polyklonales Geschehen mit Hospital-assoziierten Vancomycin-resistenten, hauptsächlich vanB-positiven E. faecium-Stämmen (78,8 %), was für einen frequenten Eingang von E. faecium-Stämmen aus anderen klinischen Einrichtungen und somit für eine interhospitale Ausbreitung (zusätzlich zu einer intrahospitalen Ausbreitung einzelner Stämme) spricht. Die Rate vanB-positiver VRE ist im Vergleich zu Surveillance-Ergebnissen anderer deutscher Kliniken der letzten Jahre, wo vanA-positive E. faecium-Stämme das Geschehen dominieren, recht hoch. Der horizontale Transfer des vanB-Genclusters (auch in Vancomycin-sensible E. faecium-Stämme), zusätzlich zu einer klonalen Ausbreitung Vancomycin-resistenter Enterokokken des vanB-Typs könnte zu der bestehenden VRE-Prävalenz beitragen. Neben der Glycopeptid- und Ampicillin-Resistenz zeigten sich die unter-suchten Isolate unempfindlich gegen eine Vielzahl weiterer Antibiotika, was deren Ausbreitung unter Antibiotika-Selektionsdruck begünstigt.Die Abgrenzung der untersuchten von animalen VRE-Isolaten wurde anhand der Gegenüberstellung relevanter Stammeigenschaften bestätigt. Vancomycin-resistant E. faecalis and E. faecium (VRE) first appeared in 2005 and remained with increased frequencies in subsequent years in a tertiary care center in southwestern Germany. VRE scenarios included some smaller outbreaks and, un-fortunately, also fatal single cases. VRE screening and an isolation policy was app-lied in 2007. We investigated VRE isolates from this time period to identify relevant strain characteristics suspiciously involved in enterococcal virulence and/or epidemic spread and to follow supposed routes of transmission.Vancomycin-resistant E. faecalis and E. faecium isolates dating from 2005 until 2010 from 179 patients were selected for investigation. Species and antibiotic susceptibility for 12 antibiotics was identified by routine microbiological procedures. Isolates were further characterized by PCRs for vanA, vanB and virulence genes/epidemic markers (esp, hyl). Moreover, PFGE and MLST were applied for typing of a representative subset of isolates. In addition, clinical and epidemiological data of each patient were collected.In total, 180 vancomycin-resistant enterococcal isolates (1 E. faecalis, 179 E. fae-cium) were selected. All E. faecium isolates were resistant to ampicillin and carried the esp-gene. These are typical characteristics of hospital-associated E. faecium and accordingly the hyl-gene was detected in 145 strains. Vancomycin resistance was encoded by vanA (n=38) and vanB (n=142). Characterization by PFGE demonstrated a high genotypical heterogeneity among the investigated isolates but also identified clusters of related strains. MLST types were determined for isolates of PFGE sub-clusters revealing various sequence types but all representing hospital-associated strains (MLST CC17).Our study identified a polyclonal setting with vancomycin-resistant hospital-associa-ted E. faecium mainly of the vanB type (78,8 %) thus demonstrating a frequent intro-duction (interhospital spread) of E. faecium. The comparably high rate of vanB-VRE is contrary to other German hospital surveillance results from recent years where vanA-type E. faecium dominate. Horizontal transfer of vanB (also into vancomycin-susceptible E. faecium) in addition to a clonal spread of vanB type VRE might con-tribute to the present VRE prevalence. The isolates were not only resistant to ampi-cillin and the glycopeptides vancomycin and teicoplanin but also to many other anti-biotics which might support their spread under antibiotic selective pressure.The differentation of the investigated isolates from animal VRE-strains was confirmed by relevant strain-characteristics.