Drug resistance of pathogens causing nosocomial infection in orthopedics from 2012 to 2017: a 6-year retrospective study.

BACKGROUND: Hospital-acquired infections (HAIs) are an emerging global problem that increases in-hospital mortality, length of stay, and cost. We performed a 6-year retrospective study to provide valuable insight into appropriate antibiotic use in HAI cases. We also aimed to understand how hospitals could reduce pathogen drug resistance in a population that overuses antibiotics. METHODS: All data (2012-2017) were obtained from the hospital information warehouse and clinical microbiology laboratory. RESULTS: We isolated 1392 pathogen strains from patients admitted to the orthopedics department during 2012-2017. Escherichia coli (14.7%, 204/1392), Enterobacter cloacae (13.9%, 193/1392), and Staphylococcus aureus (11.3%, 157/1392) were the most common pathogens causing nosocomial infections. The dominant Gram-negative bacterium was E. coli, with high resistance to ampicillin, levofloxacin, cotrimoxazole, gentamicin, and ciprofloxacin, in that order. E. coli was least resistant to amikacin, cefoperazone-sulbactam. The most dominant Gram-positive bacterium was S. aureus, highly resistant to penicillin and ampicillin, but not resistant to fluoroquinolones and cotrimoxazole. Analysis of risk factors related to multidrug-resistant bacteria showed that patients with open fractures (Gustillo III B and IIIC) were significantly more susceptible to methicillin-resistant S. aureus infections (p < 0.05). Additionally, extended-spectrum ß-lactamase-producing E. coli infections occurred significantly more often in patients with degenerative diseases (p < 0.05). Elderly patients tended to be more susceptible to multidrug-resistant bacterial infections, but this outcome was not statistically significant. CONCLUSIONS: Antimicrobial resistance is a serious problem in orthopedics. To effectively control antimicrobial resistance among pathogens, we advocate extensive and dynamic monitoring of MDR bacteria, coupled with careful use of antibiotics.

Urinary tract infection caused by carbapenem-resistant K. pneumoniae and P. aeruginosa.

There has been an increase in recent years of antimicrobial resistance of Gram negative bacilli (GNB). Carbapenems, the mainstay for the treatment of multidrug resistant GNB infections, are no longer always effective leaving treatment options limited. We present the case of patient with recurrent, complicated urinary tract infections. The current episode was caused by carbapenem-resistant K. pneumoniae and P. aeruginosa and carbapenem-susceptible, but MDR E. cloacae. Resistance to carbapenems of K. pneumoniae was conferred by the production of the class B metallo-beta-lactamase, VIM1. Infection control measures were implemented and following a 2-week course of treatment with colistin, the infection resolved and the patient was discharged. We discuss the changes in the epidemiology, the mechanisms involved and the means of detecting carbapenem resistance in GNB. We would also like to stress the role of infection control measures in limiting patient-to-patient spread of MDR organisms which, are of paramount importance in cases when few treatment options are left available.

Isolates of the Enterobacter cloacae complex induce apoptosis of human intestinal epithelial cells.

Strains of the Enterobacter cloacae complex are becoming increasingly important human pathogen. The aim of the study was to identify, by sequencing the hsp60 gene, the species of clinical isolates phenotypically identified as E. cloacae and to examine them for virulence-associated properties: the ability of adhesion, invasion to HEp-2 cells and the induced apoptosis of infected epithelial cells. The majority of the strains were identified as Enterobacter hormaechei with E. hormaechei subsp. steigerwaltii being the most frequent subspecies. Other strains belonged to E. hormaechei subsp. oharae, E. cloacae cluster III, and E. cloacae cluster IV. The strains were examined for virulence-associated properties: the ability to adhesion and invasion to HEp-2 cells and the apoptosis induction of infected epithelial cells. All strains revealed adherence ability and most of them (71%) were invasive to epithelial cells. Analyses of cellular morphology and DNA fragmentation in the HEp-2 cells exhibited typical features of cells undergoing apoptosis. We observed morphological changes, including condensation of nuclear chromatin, formation of apoptotic bodies and blebbing of cell membrane. The lowest apoptotic index did not exceed 6%, whereas the highest reached 49% at 24h and 98% at 48 h after infection. Forty strains (73%) induced fragmentation of nuclear DNA and characteristic intranucleosomal pattern with the size of about 180-200 bp in DNA extracted from infected cells at 48 h after infection. The results indicated that the bacteria of the E. cloacae complex may adhere to and penetrate into epithelial cells and induce apoptosis, which could be an important mechanism contributing to the development diseases.

Polymorphism in the yclC-rpoS region of enterobacteria.

The nucleotide sequence downstream from the rpoS gene in Enterobacter cloacae and Kluyvera cryocrescens contains the slyA-pad1-yclC genes. The DNA sequence of Enterobacter cloacae CETC960 shows a 2.6-kb insertion of unknown origin between rpoS and slyA. This 2.6-kb sequence has also been detected in species of Salmonella and in Pseudomonas aeruginosa, but not in the same location. This insertion has been detected in all the Enterobacter cloacae clinical strains studied although the size of the rpoS-yclC region was highly variable, possibly owing to the presence of insertions and/or deletions. The study of the rpoS-mutS region in other enterobacteria also showed variability in size. Our results support the idea of a variational hot spot in the rpoS-mutS region that could be related to pathogenesis and horizontal transfer.

Immuno-detection of the virulence determinant OmpX at the cell surface of Enterobacter cloacae.

A model for the topology of the Enterobacter cloacae outer membrane protein OmpX has been proposed, based on the primary sequence and on analogy to homologous proteins. According to this model the membrane embedded part of the protein consists of eight antiparallel beta-strands. Four random coil loops are located at the bacterial surface and three beta-turns at the periplasmic side of the membrane. Antibodies were raised against synthetic peptides representing five OmpX domains, four of which are putative peripheral and one located in the membrane. The accessibilities of OmpX to these antibodies were tested in intact cells by immuno-gold electron microscopy. This study showed that OmpX is indeed an outer membrane protein, the N-proximal loop of which forms an IgG-accessible epitope at the cell surface.

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus / Effect of nutrition on the control neuro-endocrine-immune Rhodnius prolixus

Os componentes da alimentação sangüínea, em adição à distensão abdominal, são importantes para a produção dos ecdisteróides e para estabelecer o processo de ecdise em ninfas de quarto estágio de Rhodnius prolixus. Ninfas de R. prolixus, em jejum, quando inoculadas com Enterobacter cloacae B12, tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparadas com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imunodepressão causada pela alimentação de plasma. Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferência na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, PROpo já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudada também a ativação da PROpo na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de R.prolixus. A fenoloxidase (po) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-dopa. Se os insetos são inoculados com E. cloacae B12 a atividade po tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotônico, E. cloacae e L-dopa, induziu a atividade po in vitro. Os mesmos componentes da reação na ausência de bactéria não foram capazes de induzir a formação de melanina. Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico e L-dopa formou melanina, indicando que sob condições hipotônicas a ativação do sistema PROpo não depende da presença de E. cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria, e não tratados, demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. As enzimas foram caracterizadas como metaloproteases ou enzimas ativadas por metal. Experimentos usando a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico ou corpo gorduroso em tampão isotônico e incubados com E. cloacae in vitro indicaram que esta protease está confinada em células do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação à ativação do sistema PROpo na defesa de insetos.

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus

Os componentes da alimentação sangüínea, em adição à distensão abdominal, são importantes para a produção dos ecdisteróides e para estabelecer o processo de ecdise em ninfas de quarto estágio de Rhodnius prolixus. Ninfas de R. prolixus, em jejum, quando inoculadas com Enterobacter cloacae B12, tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparadas com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imunodepressão causada pela alimentação de plasma

Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferência na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, PROpo já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudada também a ativação da PROpo na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de R.prolixus. A fenoloxidase (po) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-dopa. Se os insetos são inoculados com E. cloacae B12 a atividade po tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotônico, E. cloacae e L-dopa, induziu a atividade po in vitro. Os mesmos componentes da reação na ausência de bactéria não foram capazes de induzir a formação de melanina. Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico e L-dopa formou melanina, indicando que sob condições hipotônicas a ativação do sistema PROpo não depende da presença de E. cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria, e não tratados, demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. As enzimas foram caracterizadas como metaloproteases ou enzimas ativadas por metal. Experimentos usando a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico ou corpo gorduroso em tampão isotônico e incubados com E. cloacae in vitro indicaram que esta protease está confinada em células do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação à ativação do sistema PROpo na defesa de insetos