Evaluation of clonal profile, resistance and virulence of vancomycin resistant Enterococci isolates in patients with hematological diseases or submitted to bone marrow transplantation

Introdução: Enterococcus resistente à vancomicina (VRE do inglês Vancomycin Resistant Enterococcus) é uma importante causa de infecção relacionada a assistência à saúde com alta morbidade e mortalidade principalmente nos pacientes imunocomprometidos sendo a segunda causa mais comum de infecções hospitalares nessa população de pacientes em alguns centros. O uso prolongado da terapia antimicrobiana com vancomicina e outras drogas, são fatores de risco associados com a disseminação desse patógeno. Além disso, espécies de enterococos podem apresentar fatores de virulência tais como: substância de agregação (asa1), gelatinase (gelE), citolisina (cylA), proteína de superfície enterococo (esp) e hidrolase glicosil (hylefm). Entretanto, o papel da virulência na colonização e infecção por VRE é controverso. Objetivos: Avaliar o perfil clonal, virulência e resistência de 86 isolados de VRE (80 E. faecium e 06 E. faecalis) de infecção e colonização de 76 pacientes com doenças hematológicas e/ou submetidos a transplante de Medula Óssea (TMO) internados no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HCFMUSP) no período de 10 anos (2005-2014). Material e Métodos: Foram realizadas concentração inibitória mínima para: vancomicina, teicoplanina, linezolida, gentamicina e estreptomicina em alta concentração (HLAR); Avaliação da clonalidade por eletroforese em campo pulsado (PFGE); Detecção dos mecanismos de resistência (vanA e vanB) e de virulência (esp, asa1, gelE, cylA e hylefm) pela técnica de PCR e sequenciamento total do genoma de dezoito isolados selecionados de acordo com a clonalidade. Foi criado um banco de dados no programa Epiinfo (CDC) com variáveis clinicas e demográficas dos pacientes. A proporção de isolados de colonização portadores de genes de virulência foi comparada com os isolados de infecção assim como a proporção de isolados de infecção portadores de genes de virulência que evoluíram para óbito. O valor de p < 0,005 foi considerado significativo. Resultados: Trinta e quatro pacientes eram colonizados e 42 infectados por VRE (28 eram infecção de corrente sanguínea), 48 pacientes eram transplantados dos quais 32 eram alogênicos. A mortalidade em 14 dias foi de 21.0% e durante a hospitalização de 53.9%. Todos os isolados foram resistentes à vancomicina e 87,3% à teicoplanina. Resistência a gentamicina e estreptomicina em alta concentração (HLAR) foi observada em 08 e 59 isolados respectivamente. Um isolado apresentou resistência a linezolida identificado pela primeira vez na unidade. O gene vanA foi detectado em todos os isolados. Quanto aos genes de virulência, 96,5% de isolados foram positivos para o gene esp e 69,8% para os genes gelE e asa1. Isolados de infecção de E. faecium carrearam mais genes de virulência: esp (100%), gelE (80,0%) e asa1 (75,5%) e o gene gelE foi significativamente mais frequente entre isolados de infecção que de colonização (p=0,008). Infecções causadas por isolados de E. faecium positivos para o gene asa1 foram significantemente associadas com maior mortalidade (p < 0,05). Quinze diferentes Pulsed field type (PFT) foram observados entre os isolados de E. faecium e 06 entre os isolados de E. faecalis. Dezessete E. faecium foram sequenciados e diferentes sequencias tipo (ST) foram observadas (ST412, ST478, ST78 e ST896) já descritas em outros estudos no Brasil. O isolado resistente a linezolida apresentou mutação no domínio V do gene 23S rRNA com um perfil alélico diferente, caracterizando um novo ST (ST987) descrito pela primeira vez no Brasil. Todos os ST observados nos isolados de E. faecium pertencem ao complexo clonal 17, dos quais dois STs (ST963, ST792) foram descritos pela primeira vez no país. O isolado de E. faecalis sequenciado pertencia ao ST9 e ao complexo clonal 9 já descrito por outros autores. Conclusão: Nosso estudo observou que E. faecium foi predominante em nosso hospital e os ST circulantes pertenciam ao CC17. Os isolados de infecção foram mais virulentos que os isolados de colonização e o gene gelE foi significativamente mais frequente nos isolados de infecção. Infecções causadas por isolados de E. faecium positivos para o gene asa1 foram associadas com a alta mortalidade. Este achado pode ser útil para controlar a disseminação de E. faecium no ambiente hospitalar e em pacientes hematológicosIntroduction: Vancomycin Resistant Enterococcus (VRE) is a important cause of health care-associated infection with high morbidity and mortality, mainly in immunocompromised patients, being the second most common cause of hospital infections in this population of patients in some centers. Prolonged use of antimicrobial therapy with vancomycin and other drugs are risk factors associated with the spread of this pathogen. In addition, enterococcal species may present virulence factors such as: aggregation substance (asa1), gelatinase (gelE), cytolysin (cylA), enterococcal surface protein (esp) and glycosyl hydrolase (hylefm). However, the role of virulence on VRE colonization and infection is controversial. Objectives: To evaluate the clonal profile, virulence and resistance of 86 isolates of VRE (80 E. faecium and 06 E. faecalis) from infection and colonization of 76 patients with hematological diseases and / or submitted to bone marrow transplantation (BMT) at Hospital das Clinics of the Medical School of the University of São Paulo (HC-FMUSP) in the period of 10 years (2005-2014). Material and Methods: Minimum inhibitory concentration to vancomycin, teicoplanin, linezolid, gentamicin and streptomycin in high concentration (HLAR) was performed; Clonality of isolates by pulsed field electrophoresis (PFGE) was evaluated; Detection of resistance (vanA and vanB) and virulence (esp, asa1, gelE, cylA and hylefm) genes by PCR technique and whole genome sequencing of eighteen isolates selected based on clonality. Results: All isolates were resistant to vancomycin and 87.3% to teicoplanin. Resistance to gentamicin and streptomycin in high concentration (HLAR) was observed in 08 and 59 isolates respectively. One isolate presented resistance to linezolid observed for the first time in the unit. The vanA gene was detected in all isolates. Regarding virulence genes, 96.5% of isolates were positive for the esp gene and 69.8% for the gelE and asa1 genes. Isolates of E. faecium infection carried more virulence genes: esp (100%), gelE (80.0%) and asa1 (75.5%) and gelE gene was significantly more frequent among infection isolates than colonization (p = 0.008). Infections caused by E. faecium isolates carrying the asa1 gene were significantly associated with higher mortality (p < 0.05). Fifteen different Pulsed field type (PFT) were observed among the isolates of E. faecium and 06 among E. faecalis isolates. Seventeen E. faecium were sequenced and the following sequences type (ST) were observed (ST412, ST478, ST78 and ST896) all of them already described in Brazil. The linezolid-resistant isolate showed the 23S gene Vdomain mutation with a different allelic profile, characterizing a new ST (ST987) described for the first time in our study. All STs observed in E. faecium isolates belong to clonal complex 17. Two other STs (ST963, ST792) were identified for the first time in the country. The E. faecalis isolate belong to ST9 and clonal complex 9 already described by other authors in Brazil. Conclusion: Our study observed that E. faecium was predominant in our hospital and the circulating STs belonged to CC17 a virulent lineage. E. faecium infection isolates were more virulent than colonization isolates and harbored significantly more gelE gene. It appears that infections caused by E. faecium isolates carrying asa1 gene evolved more frequently to death. This finding may be useful to control the spread of E. faecium in the hospital environment and in haematological patient