Analysis of the population dynamics and the determinants involved in carbapenem resistance in Acinetobacter spp. isolates from the city of Porto Alegre

Acinetobacter baumannii é considerado um dos patógenos de maior importância clínica atualmente, sendo responsável por uma variedade de infeções nosocomiais como, bacteremias, infecções no trato urinário, pneumonias associadas a ventilação mecânica, meningites secundárias e infecções em feridas. Desde a última década o tratamento de infecções por Acinetobacter spp. vem sendo dificultado pela emergência de cepas multirresistentes. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi determinar a dinâmica populacional e as características moleculares envolvidas na resistência de Acinetobacter spp. Foram avaliados isolados de Acinetobacter spp. provenientes de seis hospitais da cidade de Porto Alegre coletados entre janeiro de 2013 e março de 2014. A espécie Acinetobacter baumannii foi identificada pela presença do gene blaOXA-51, além de PCR multiplex para o gene gyrB. Carbapenemases (blaNDM, blaOXA-23-like, blaOXA-24/40-like, blaOXA-58-like e blaOXA-143-like), além dos integrons de classe 1 e 2 foram pesquisados por PCR. Um total de 524 isolados de Acinetobacter spp. foram coletados, e a maioria (487/92,9%) foram identificados como A. baumannii, seguidos pelas espécies A. nosocomialis (9/1,7%), A. pittii (3/0,6%), A. calcoaceticus (3/0,6%) e por fim, 22 (4,2%) isolados não pertenciam ao complexo A. baumannii-calcoaceticus. Quanto ao perfil de sensibilidade, 83% dos isolados demonstraram não ser sensíveis aos carbapenêmicos (imipenem e meropenem). Dos isolados de A. baumannii, 429 (88,1%) continham o gene blaOXA-23, além disso, foram observados dois isolados de A. nosocomialis contendo o gene blaOXA-23. Foi possível identificar dois isolados de A. baumannii produtores de blaOXA24/40 (0,8%) pela primeira vez na região Sul do país. A análise do gene por sequenciamento caracterizou como sendo a variante blaOXA-72, e a tipagem por MLST caracterizou os isolados como pertencentes a ST730 (CC79). Também foram analisados por MLST, isolados produtores de OXA-72 do estado de São Paulo e do Paraná. A análise dos dados demonstrou que estes isolados estão associados aos complexos clonais epidêmicos CC15 e CC79. A pesquisa para o gene blaNDM foi positiva para um isolado de A. pittii, sendo o primeiro isolado de Acinetobacter não baumannii produtor de NDM-1 no Brasil. A análise do contexto genético de blaNDM-1 demonstrou a presença de ISAba125 upstream ao gene, além disso, o gene demonstrou estar localizado no cromossomo da bactéria. Foi observada uma maior prevalência de integrons de classe 2 nos isolados avaliados (134/25,5%), quando comparada aos integrons de classe 1 (72/13,7%). Raros (2/0,4%) isolados apresentaram ambas as classes de integrons. Um total 244 isolados de A. baumannii resistentes aos carbapenêmicos foram submetidos à tipagem por REP-PCR, que demonstrou a presença de 20 grupos clonais entre os isolados analisados. Isolados de diferentes grupos clonais foram selecionados para a tipagem por MLST. Com o objetivo de realizarmos uma análise longitudinal dos clones circulantes desde o primeiro surto de Acinetobacter baumannii resistente aos carbapenêmicos (CRAB) na cidade de Porto Alegre, também foram selecionados para análise por MLST isolados de A. baumannii pertencentes ao nosso banco de dados com diferentes perfis clonais, coletados entre 2007 e 2008. Através da análise dos dados gerados pelo MLST no banco de dados do Instituto Pasteur, foram descritas 13 novas STs: ST883 (CC32), ST884 (CC221), ST885 (CC79), ST886, ST887, ST888, ST889 (CC464), ST892 (CC15), ST899, ST902 (CC1), ST903 (CC79), ST904 (CC15) e ST905 (CC32). A avaliação da dinâmica populacional de A. baumannii nos dois períodos avaliados demonstrou a permanência de isolados pertencentes aos complexos clonais CC15 e CC79 desde o período do primeiro surto de CRAB da cidade de Porto Alegre até o ano de 2014, demonstrando a capacidade desses clones de se manter por longos períodos no ambiente hospitalar. Além disso, estes CCs apresentaram uma elevada prevalência durante o primeiro período avaliado (2007-2008). Este dado que nos permite inferir que o primeiro surto de CRAB produtor de OXA-23 da cidade de Porto Alegre foi relacionado a disseminação de CC15 e CC79.Acinetobacter baumannii is considered one of the main pathogens of clinical importance currently, being responsible for a wide range of nosocomial infections such as, bacteremias, urinary tract infections, ventilator-associated pneumonia, secondary meningitis and wound infections. Since the last decade the treatment of these infections has been impaired by the emergence of multiresistant strains. In this context, the aim of this study was to determine the population dynamic and the molecular characteristics involved in Acinetobacter spp. resistance. A total of 524 Acinetobacter spp. isolates were collected from six Porto Alegre hospitals from January 2013 to March 2014. A. baumannii species were identified by the presence of blaOXA-51 gene and by the gyrB multiplex PCR. Carbapenemase genes (blaNDM, blaOXA-23-like, blaOXA-24/40-like, blaOXA-58-like and blaOXA-143-like) as well as class 1 and 2 integrons were investigated by PCR. As expected, the majority (487/92.9%) of isolates were identified as A. baumannii, followed by A. nosocomialis (9/1.7%), A. pittii (3/0.6%), and A. calcoaceticus (3/0.6%). A total of 22 (4.2%) isolates were not identified as A. baumannii-calcoaceticus complex. Analysis of the susceptibility profile demonstrated that 83% of the isolates were not susceptible to carbapenems (imipenem e meropenem). Among the A. baumannii isolates, 429/487 (88.1%) presented blaOXA-23 gene. Two A. nosocomialis isolates also presented the blaOXA-23 gene. We also found, for the first time in Southern Brazil, two A. baumannii isolates containing blaOXA24/40 (0.8%). The sequencing of blaOXA24/40 identified the variant blaOXA-72, and MLST analysis characterized both isolates as ST730 (CC79). In addition, OXA-72-producing A. baumannii isolates from the states of São Paulo and Paraná were analyzed by MLST. Data analysis demonstrated that the isolates were associated to the clonal complexes CC15 and CC79. The screening of blaNDM gene was positive for an A. pittii isolate. Therewith, in the present study we described for the first time a Acinetobacter non-baumannii producing NDM-1 in Brazil. Analysis of the genetic environment of blaNDM-1 gene demonstrated the presence of ISAba125 upstream of the gene and that the gene was chromosome-located in A. pittii. It was observed an increased prevalence of class 2 integrons (134/25.5%) compared to class 1 integrons (72/13.7%). Only a few isolates presented both classes (2/0.4%). A total of 244 carbapenem-resistant A. baumannii isolates were typed by REP-PCR, which demonstrated the presence of 20 clonal groups. Isolates belonging to different clonal groups were selected for MLST typing. In order to conduct a longitudinal analysis of circulating clones from the first CRAB outbreak in the city of Porto Alegre, we also selected A. baumannii isolates with different clonal profiles collected between 2007 and 2008. According to MLST database from Pasteur Institute, we identified 13 new STs: ST883 (CC32), ST884 (CC221), ST885 (CC79), ST886, ST887, ST888, ST889 (CC464), ST892 (CC15), ST899, ST902 (CC1), ST903 (CC79), ST904 (CC15) and ST905 (CC32). The analysis of A. baumannii population dynamics in the two periods of the study demonstrated the persistence of the clonal complexes CC15 and CC79 from the first CRAB outbreak in Porto Alegre city, up to the year of 2014. Besides, these CCs presented a high prevalence during the first period (2007-2008) evaluated. These data allow us to infer that the first CRAB OXA-23-producing outbreak in Porto Alegre city was related to the dissemination of CC15 and CC79