Characterisation of staphylococcus aureus circulating in Portugal

Staphylococcus aureus is a pathogen responsible for skin infections and invasive diseases such as meningitis or pulmonary infection and staphylococcal food poisoning (SFP). The main goal of this study was to increase knowledge on S. aureus circulating in Portugal mainly concerning their virulence characteristics and antimicrobial resistance. According to EFSA-ECDC, Portugal is considered to have one of the highest levels of methicillin-resistant S. aureus (MRSA) from bacteraemia in Europe. The frequency of occurrence of S. aureus from different origins was determined. Swab samples were collected from hands and nose of health care professionals and food handlers - noses and hands are niches where S. aureus are likely to be present in humans - and particularly noses of children (3 to 6 years). Presence of S. aureus in food samples was also determined. Collected isolates were further characterized phenotypically and genomically. Nasal carriage of S. aureus was higher in children (48.6%) compared to health care professionals (39.6%) and food handlers (19.8%). The occurrence of S. aureus on the hands of health care professionals and food handlers was 8.9% and 11.1%, respectively. Globally, higher S. aureus occurrence rates were obtained for nasal carriage. The first case of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) was reported in 1961. Since then, it has been considered the leading cause of nosocomial infections, responsible for causing serious morbidity and mortality rates, worldwide. Globally, the occurrence of MRSA strains was higher in hospital health care professionals; no MRSA strains were detected in food handlers, children presented a carriage of 9.7% of MRSA and low occurrence rates were detected in the analysed food samples (between 0.68 and 5.5 %). Other virulence factors have been reported for S. aureus strains including antibiotic resistance and presence of enterotoxins, Panton-Valentine Leukocidin (PVL), haemolysins, exfoliative toxins and numerous factors involved in invasion of host cells among others. In the present study, resistance to oxacillin, penicillin and ampicillin and to antibiotics of classes other than betalactams, namely ciprofloxacin, gentamicin, rifampicinn, vancomycin, tetracycline, erythromycin, nitrofurantoin and chloramphenicol was investigated. As expected, high levels of resistance to ß-lactams were observed. Tested strains showed low resistance rates to gentamicin, chloramphenicol and rifampicin. Regardless of the source of isolates, resistance to erythromycin was evident. Enterotoxin genes sea - sej and tst were evaluated by multiplex PCR. Although sea is considered the most prevalent enterotoxin gene reported all over the world, in the present study this was not verified. tst gene was detected in children, hospital health care professionals and food handlers. PVL genes were analysed in all the MRSA strains collected from various origins, but only one food strain showed the presence of these genes. Typing by SCCmec has been performed and revealed the presence of type IV and V. SCCmec type IV is associated worldwide with PVL positive strains, but which was not verified in this study. PFGE typing was performed on S. aureus strains isolated from hands and from nose of the same individual of the health care professionals and food handlers; 60 and 30% of the individuals, respectively, presented the same S. aureus strain on hands and nose.Staphylococcus aureus é um patogénico responsável por infeções de pele e doenças invasivas tais como meningite ou infeção pulmonar e intoxicação alimentar estafilocócica. O principal objetivo deste estudo foi aumentar o conhecimento sobre S. aureus em circulação em Portugal, principalmente quanto às suas caraterísticas de virulência e resistência antimicrobiana. De facto, de acordo com EFSA-ECDC, Portugal é considerado um dos países da europa com maior incidência de bacteriemia por Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA).. A ocorrência de S. aureus isolados em diferentes populações foi avaliada. Foram colhidas amostras por zaragatoas de mãos e nariz de profissionais de saúde e de manipuladores de alimentos e de nariz de crianças (3 a 6 anos) - o nariz e as mãos são nichos onde S. aureus pode estar presente nos humanos. A presença de S. aureus em alimentos foi também determinada. Os isolados recolhidos foram posteriormente caraterizados por médos fenotípicos e genotípicos. A ocorrência nasal de S. aureus foi mais elevada nas crianças (48,6%) do que nos profissionais de saúde (39,6%) e manipuladores de alimentos (19,8%). A ocorrência de S. aureus nas mãos dos profissionais de saúde e manipuladores de alimentos foi de, respetivamente, 8,9% e 11,1%. Globalmente, verificou-se uma maior ocorrência de S. aureus no nariz do que nas mãos. O primeiro caso de estafilococos resistentes à meticilina (MRSA) foi reportado em 1961. Desde então, estes têm sido considerados a causa principal causa de infeções nosocomiais, responsáveis por elevadas taxas de morbilidade e de mortalidade em todo Mundo. Globalmente, a ocorrência de estirpes de MRSA foi maior para os profissionais de saúde; não foram detetadas estirpes de MRSA nas amostras recolhidas de manipuladores de alimentos, 9.7% das crianças eram portadoras de MRSA e uma baixa ocorrência foi observada para as amostras alimentares analisadas (entre 0,68 e 5,5%). Outros fatores de virulência têm sido reportados em estirpes de S. aureus incluindo, entre outros, a resistência a antibióticos e a presença de enterotoxinas, Panton- Valentine Leukocidin (PVL), hemolisinas, toxinas exfoliativas, e numerosos fatores associados à invasão de células do hospedeiro. No estudo presente, estudou-se a suscetibilidade à oxacilina, penicilina e ampicilina e a outros antibióticos de outras classes para além de beta lactâmicos, nomeadamente ciprofloxacina, gentamicina, rifampicina, vancomicina, tetraciclina, eritromicina, nitrofurantoína e cloranfenicol. No que respeita aos antibióticos betalactâmicos, e conforme esperado, foram observados níveis de resistência elevados. As estirpes testadas mostraram baixos níveis de resistência à gentamicina, ao cloranfenicol e à rifampina. Independentemente da origem, é de salientar a elevada resistência à eritromicina . A presença de genes que codificam a produção das enterotoxinas sea-sej e tst foi avaliada por PCR multiplex. Apesar de sea ser considerado o gene mais prevalente no mundo, tal não foi verificado neste estudo. O gene tst foi detetado em crianças, profissionais de saúde e manipuladores de alimentos. Os genes que codificam a produção de PVL foram pesquisados em todas as estirpes de MRSA recolhidas de várias origens; a presença deste gene foi detetada apenas numa estirpe alimentar. A tipagem por SCCmec foi realizada e revelou a presença dos tipos IV e V. SCCmec tipo IV é mundialmente associado a estirpes PVL positivo mas tal não foi verificado neste estudo. A tipagem por PFGE foi realizada para S. aureus isolados em simultâneo de mãos e de nariz, de um mesmo indivíduo; 60% dos profissionais de saúde e 30% manipuladores de alimentos apresentavam a mesma estirpe nas mãos e no nariz