Neisseria gonorrhoeae: monitorització de la sensibilitat antimicrobiana, estudi de la dinàmica poblacional i caracterització molecular de les resistències

Abstract

La gonorrea es la segona infecció de transmissió sexual d’etiologia bacteriana més prevalent. És un important problema de Salut Pública, no només per l’augment de la seva incidència, sinó també perquè Neisseria gonorrhoeae ha desenvolupat resistència a tots els antibiòtics al llarg dels anys. És necessari establir i mantenir programes de control per tal de monitoritzar la sensibilitat antimicrobiana i així mantenir actualitzades les guies de tractament. A més, estudis d’epidemiologia molecular també podrien contribuir a entendre millor els patrons de transmissió de la infecció gonocòccica en la població i detectar xarxes sexuals d’alt risc. Els objectius d’aquesta Tesi són: 1. comparar el rendiment diagnòstic del cultiu bacteriològic enfront de les tècniques d’amplificació d’àcids nucleics en la infecció gonocòccica; 2. monitoritzar la sensibilitat antimicrobiana del gonococ a l’àrea de Barcelona i estudiar els mecanismes moleculars implicats en el desenvolupament de resistència a les cefalosporines; 3. analitzar la dinàmica poblacional dels gonococs en funció del perfil de resistència i de l’orientació sexual dels pacients. Es van comparar els resultats del cultiu i de la PCR (Versant CT/GC DNA 1.0 assay), de juliol a desembre del 2012. La concordança va ser del 96,9%. Del 3,1% dels discordants, gairebé el 90% va ser deguts a la falta de sensibilitat del cultiu. La sensibilitat, l’especificitat, el valor predictiu positiu i el valor predictiu negatiu del cultiu van ser de 86,2%, 99,8%, 99,2%, i 96,7%; i de la PCR de 98,7%, 100%, 100% i 99,7%, respectivament. Tot i que actualment els laboratoris utilitzen la PCR pel diagnòstic de rutina, en els laboratoris de referència una aproximació eficient seria realitzar la PCR i paral·lelament també el cultiu en els pacients simptomàtics. Es va monitoritzar la sensibilitat del gonococ del 1 d’agost del 2012 al 31 de juliol del 2016 i es van estudiar els determinants genètics relacionats amb la resistència a les cefalosporines. El percentatge de soques amb sensibilitat intermitja o resistencia a la penicil.lina va oscilar entre el 65% al 2012 i el 93,7% al 2016. Al voltant del 50% són resistents a ciprofloxacino. Més del 60% de les soques presentaven una CMI de ceftriaxona ≤0,016 µg/mL. El percentatge de resistència a cefixima va ser superior al de ceftriaxona. La taxa de resistència a azitromicina va ser aproximadament del 5%. Més del 60% de les soques van presentar CMIs de gentamicina entre 3 i 4 µg/mL i el 90% CMIs de fosfomicina compreses entre 3 i 16 µg/mL, constituint-se en possibles alternatives terapèutiques. El factor més important pel desenvolupament de resistència a les cefalosporines són els canvis en el gen penA (patró mosaic XXXIV i substitució en A501). El genogrup G1407 és significativament més prevalent entre les soques amb SD que entre les sensibles. El G2400 és el segon en prevalença entre les soques amb SD i presenta una associació estadísticament significativa amb la mutació A501T de l’al·lel XXXVI. Es van caracteritzar 111 soques aïllades de pacients amb diferent orientació sexual. La taxa de resistència va ser superior en les soques de pacients heterosexuals, sent la cefixima (p=0.0159) i el ciprofloxacino (p=0.002) significativament més resistents. Els STs més prevalents van ser ST2400, ST2992, i ST5793; i els genogrups més prevalents els G1407, G2992, i G2400. Es va observar una associació estadísticament significativa entre els pacients homosexuals i els genogrups G2400 (p=0.0005) i G2992 (p=0.0488), i entre els heterosexuals i el genogrup G1407 (p=0.0002).

Gonorrhoea is the second most prevalent sexually transmitted infection caused by bacteria. It is a serious public health problem, not only because of the increasing incidence but also because Neisseria gonorrhoeae has developed resistance to all antibiotics used over the years. Control programs are needed in order to monitor the antimicrobial susceptibility and to keep the treatment guidelines updated. Molecular epidemiology studies could be useful for a better understanding of gonococci transmission patterns and for indentifying high-risk sexual networks. The objectives of this thesis are: 1. To compare the diagnostic yield of culture with that of polymerase chain reaction (PCR) in gonococcal infection; 2. To monitor antimicrobial susceptibility of gonococci in Barcelona and to study the molecular mechanisms involved in the development of resistance to cephalosporins; 3. To compare the antimicrobial susceptibility and genotypes of strains of Neisseria gonorrhoeae isolated from men who have sex with men (MSM) and from heterosexuals.

We compared the results of culture and PCR (Versant CT / GC DNA 1.0 assay) from July to December 2012. The agreement was 96.9%. 3.1% of the results were discordant, and almost 90% of these were due to the lack of sensitivity of the culture. The sensitivity, specificity, positive predictive value, and negative predictive value for culture were 86.2%, 99.8%, 99.2%, and 96.7%, and for PCR, 98.7%, 100%, 100% and 99.7%, respectively. In laboratories where antimicrobial susceptibility is monitored, an effective approach would be to perform culture in addition to PCR in symptomatic patients.

Antimicrobial susceptibility was monitored from August 1st 2012 to July 31st 2016 and molecular mechanisms related to cephalosporins resistance were studied. The rate of strains with decreased susceptibility or resistance to penicillin ranged from 65% in 2012 to 93.7% in 2016. About 50% were resistant to ciprofloxacin. More than 60% of the strains showed a ceftriaxone MIC ≤0,016 µg / mL. The rate of resistance to cefixime was higher than ceftriaxone, with a significant increase in 2013. The rate of azithromycin resistance was approximately 5%. More than 60% of the strains had gentamicin MIC between 3 and 4 µg / mL and 90% had fosfomycin MIC between 3 and 16 µg / mL. These antibiotics can be possible therapeutic alternatives, although more studies are needed.

The most important factor for cephalosporins resistance development are the changes in the gene penA (XXXIV mosaic pattern and aminoacid substitution in A501). The genogroups G1407 is significantly more prevalent among the strains with decreased susceptibility to cephalosporins. The G2400 is the second most prevalent among these strains and presents a statistically significant association with the A501T mutation in XXXVI allele. 111 isolates from patients with different sexual orientation were characterized. The resistance rate was higher in strains isolated from heterosexual patients, being cefixime (p = 0.0159) and ciprofloxacin (p = 0.002) significantly more resistant. The STs most frequent were ST2400, ST2992 and ST5793; and the genogroups most frequent were G1407, G2992 and G2400. There was a statistically significant association between homosexuals patients and genogroups G2400 (p = 0.0005) and G2992 (p = 0.0488), and between heterosexuals and genogroups G1407 (p = 0.0002).