Utilização de espectrometria de massa, MALDI-TOF, na detecção de resistência aos carbapenêmicos mediada por carbapenemases em Enterobacterales

Abstract

Enterobacterales resistentes aos carbapenêmicos (ERC) são uma ameaça atual à saúde global. ERCs produtoras de Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) são mundialmente disseminadas e responsáveis por diversos surtos. Infecções por estas bactérias estão associadas a elevados índices de morbidade e mortalidade (podendo chegar a 80% nos casos de bacteremias), aumentando significativamente o tempo de hospitalização e os custos com cuidados médicos. Nesse contexto, a implementação da terapia adequada o mais breve possível contribui, sobremaneira, para um melhor desfecho do paciente. Sendo assim, métodos rápidos para detecção de ERCs são cada vez mais necessários. A espectrometria de massa de avaliação do “tempo de voo” de moléculas proteicas pós-dessorção/ionização a laser assistida por matriz (MALDI-TOF MS) tem sido uma ferramenta adequada para a microbiologia clínica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do MALDI-TOF MS para a determinação de resistência aos carbapenêmicos, através da detecção da hidrólise de carbapenêmicos (a partir de frascos de hemoculturas positivas) e da detecção da KPC (a partir de colônias isoladas e diretamente de frascos de hemoculturas positivas). No ensaio de hidrólise foram avaliados 100 isolados (81 carreando genes de carbapenemases), obtendo sensibilidade de 84,6% e especificidade de 89,5%, com uma variação significativa de acordo com o tipo da enzima: 97,9% de sensibilidade em isolados blaKPC-positivos; 58,8%, para blaNDM-1 e 60,0%, para blaOXA-48-like. Para a detecção da KPC, foram avaliados 300 isolados (157 blaKPC-positivos) crescidos em meio de cultura sólido e foi estabelecido um ponto de corte para intensidade do pico da enzima (≥120 [u.a.]), com sensibilidade de 98,09% e especificidade de 97,90%. Para as hemoculturas, foram avaliados 102 isolados (59 blaKPC-positivos), com sensibilidade e especificidade de 94,9% e 95,3%, respectivamente, utilizando o mesmo valor de ponto de corte. Uma categoria intermediária (115 a 125 [u.a]) foi proposta para obter resultados mais confiáveis e reprodutíveis. Portanto, conclui-se que a detecção da hidrólise do carbapenêmico direto de frascos de hemoculturas positivas através do MALDI-TOF MS, e a detecção do pico de KPC, são metodologias viáveis e rápidas para otimização do tratamento antimicrobiano e de estratégias de stewardship.

Carbapenem-resistant Enterobacterales (CRE) are an urgent threat to global health. Among them, CRE producing Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) are disseminated worldwide and responsible for several clinical outbreaks. Infections caused by these bacteria are associated with high morbidity and mortality (up to 80% in cases of bacteremia), increasing hospitalization time and costs. In this context, the implementation of an appropriate therapy as soon as possible contributes to a better patient outcome. Therefore, rapid methods to detect CREs are even more necessary. Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) proved to be a suitable tool for clinical microbiology. The objective of this work was to evaluate the use of MALDI-TOF MS to detect carbapenem resistance, through the detection of carbapenem hydrolysis (from positive blood culture bottles) and the detection of KPC (from colonies grown in solid culture medium and directly from positive blood culture bottles). In the hydrolysis assay, 100 isolates were evaluated (81 carrying carbapenemase genes); sensitivity of 84.6% and specificity of 89.5% were observed, with a significant variation according to the enzyme type: 97.9% of sensitivity in blaKPC-positive isolates; 58.8% for blaNDM-1 and 60.0% for blaOXA-48-like. For the detection of the KPC, 300 isolates (157 blaKPC-positives) grown in solid culture medium were evaluated and a cut-off point was established for the peak intensity of the enzyme (≥120 a.u.), with a sensitivity of 98.09% and specificity of 97.90%. For blood cultures, 102 isolates (59 blaKPC-positives) were evaluated, with sensitivity and specificity of 94.9% and 95.3%, respectively, using the same cut-off value. An intermediate category was proposed to obtain more reliable and reproducible results. Therefore, in conclusion, the detection of carbapenem hydrolysis directly from positive blood culture bottles using MALDI-TOF MS, and the detection of KPC peak, are practicable and rapid methods for optimizing antimicrobial treatment and stewardship.